RU2542790C1 - Infrared system - Google Patents
Infrared system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2542790C1 RU2542790C1 RU2014100566/28A RU2014100566A RU2542790C1 RU 2542790 C1 RU2542790 C1 RU 2542790C1 RU 2014100566/28 A RU2014100566/28 A RU 2014100566/28A RU 2014100566 A RU2014100566 A RU 2014100566A RU 2542790 C1 RU2542790 C1 RU 2542790C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lens
- channel
- convex
- concave
- lenses
- Prior art date
Links
Landscapes
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Lenses (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в оптико-электронных системах обнаружения и распознавания объектов, в охранных системах.The invention relates to the field of instrumentation and can be used in optoelectronic systems for the detection and recognition of objects in security systems.
Известны полностью отражательные оптические системы с дискретно изменяемым угловым полем зрения (см. патенты EP 1679538 A1, публ. 12.07.2006 г., US 6084727 A, публ. 04.07.2000 г.), в которых изменение полей зрения осуществляется системой переключающихся плоских зеркал. Также известны линзовые оптические системы с дискретно и непрерывно изменяемым фокусным расстоянием (см. патенты RU 2460101, публ. 20.12.2011 г, RU 2400784, публ. 27.09.2010 г., RU 2310217, публ. 10.11.2007 г.), в которых дискретное изменение фокусного расстояния осуществляется вводом в оптический тракт дополнительной линзовой группы или перемещением одного из компонентов, а непрерывное изменение фокусного расстояния осуществляется одновременным перемещением двух компонентов.Known are fully reflective optical systems with a discretely variable angular field of view (see patents EP 1679538 A1, publ. 12.07.2006, US 6084727 A, publ. 04.07.2000), in which the change in the field of view is carried out by a system of switching flat mirrors . Also known are lens optical systems with discrete and continuously variable focal lengths (see patents RU 2460101, publ. 12/20/2011, RU 2400784, publ. 09/27/2010, RU 2310217, publ. 10.11.2007), in of which a discrete change in the focal length is carried out by introducing an additional lens group into the optical path or by moving one of the components, and a continuous change in the focal length is carried out by simultaneously moving the two components.
В указанных системах кратность изменения фокусного расстояния (углового поля зрения) не превышает 9×
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой оптической системе, выбранной в качестве прототипа, является инфракрасная система переднего обзора (см. патент EP 1335176 A1, МПК7 G02B 13/14, опубл. 13.08.2003 г.), включающая два канала, работающие со своими входными окнами и взаимодействующие с помощью плоских зеркал:Closest to the technical nature of the claimed optical system, selected as a prototype, is an infrared front view system (see patent EP 1335176 A1, IPC 7 G02B 13/14, publ. 08/13/2003), including two channels that work with with its input windows and interacting with flat mirrors:
- первый канал узкого поля зрения;- the first channel of a narrow field of view;
- второй канал среднего и широкого полей зрения.- the second channel of medium and wide fields of view.
Первый канал содержит афокальную насадку, состоящую из входного объектива и окулярной части, фокусирующий объектив, проекционный объектив и фотоприемное устройство. Второй канал также содержит афокальную насадку, состоящую из входного объектива и окулярной части, фокусирующий объектив, проекционный объектив и фотоприемное устройство. Входные объективы афокальных насадок являются отдельными для первого и второго каналов, при этом в первом канале входной объектив имеет фиксированное значение поля зрения (фокусного расстояния), а во втором канале поле зрения (фокусное расстояние) входного объектива дискретно изменяется, причем изменение осуществляется вводом в оптический тракт или выводом из него подвижных линзовых групп. Окулярная часть афокальных насадок, фокусирующий объектив, проекционный объектив и фотоприемное устройство являются общими для первого и второго каналов. Переключение потоков излучения первого и второго каналов на фотоприемное устройство, а также изменение полей зрения во втором канале осуществляются с помощью устройства, содержащего подвижное плоское зеркало и две подвижные линзовые группы. При вводе подвижного зеркала в оптический тракт система переключается на работу в первом канале в режиме узкого поля зрения; при выводе из оптического тракта подвижного зеркала и вводе первой подвижной линзовой группы система переключается на работу во втором канале в режиме среднего поля зрения; при выводе из оптического тракта подвижного зеркала и вводе второй подвижной линзовой группы система переключается на работу во втором канале в режиме широкого поля зрения.The first channel contains an afocal nozzle consisting of an input lens and an ocular part, a focusing lens, a projection lens, and a photodetector. The second channel also contains an afocal nozzle consisting of an input lens and an ocular part, a focusing lens, a projection lens, and a photodetector. The input lenses of the afocal nozzles are separate for the first and second channels, while in the first channel the input lens has a fixed value of the field of view (focal length), and in the second channel the field of view (focal length) of the input lens is discretely changed, and the change is made by entering into the optical a path or a conclusion from it of mobile lens groups. The ocular part of the afocal nozzles, the focusing lens, the projection lens, and the photodetector are common to the first and second channels. Switching the radiation fluxes of the first and second channels to the photodetector, as well as changing the field of view in the second channel, is carried out using a device containing a movable flat mirror and two movable lens groups. When a moving mirror is inserted into the optical path, the system switches to work in the first channel in the narrow field of view mode; when a movable mirror is withdrawn from the optical path and the first movable lens group is input, the system switches to work in the second channel in the medium field of view mode; when a movable mirror is withdrawn from the optical path and a second movable lens group is introduced, the system switches to work in the second channel in the wide field of view mode.
Система-прототип работает в спектральном диапазоне 8-10 мкм, диаметр входного зрачка (D0) составляет 220,2 мм.The prototype system operates in the spectral range of 8-10 μm, the diameter of the entrance pupil (D 0 ) is 220.2 mm
С учетом того, что в указанном спектральном диапазоне нецелесообразно применение оптических схем с диафрагменным числом, превышающим значение 2,8 (K=f′/D0), максимальное фокусное расстояние системы-прототипа не превышает 620 мм.Given the fact that in the indicated spectral range it is not practical to use optical circuits with a diaphragm number exceeding the value of 2.8 (K = f ′ / D 0 ), the maximum focal length of the prototype system does not exceed 620 mm.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение кратности изменения фокусного расстояния инфракрасной системы за счет расширения диапазона изменения фокусного расстояния в сторону максимального значения, что обеспечит увеличение дальности обнаружения и повышение пространственного разрешения системы.The problem to which the invention is directed is to increase the rate of change of the focal length of the infrared system by expanding the range of the focal length to the maximum value, which will increase the detection range and increase the spatial resolution of the system.
Указанная цель достигается тем, что в инфракрасной системе, состоящей из первого канала, содержащего последовательно установленные афокальную насадку и фокусирующий объектив, второго канала, содержащего входной объектив, и общих для первого и второго каналов последовательно установленных проекционного объектива и фотоприемного устройства, а также устройства переключения потоков излучения первого и второго каналов на фотоприемное устройство, в первом канале фокусирующий объектив выполнен с дискретно изменяемым фокусным расстоянием, а во втором канале входной объектив выполнен с плавно изменяемым фокусным расстоянием, при этом устройство переключения потоков излучения установлено перед проекционным объективом.This goal is achieved by the fact that in an infrared system consisting of a first channel containing a series-mounted afocal lens and a focusing lens, a second channel containing an input lens, and a projection lens and a photodetector, as well as a switching device, common to the first and second channels radiation fluxes of the first and second channels to the photodetector; in the first channel, the focusing lens is made with a discretely variable focal length and in the second channel the input lens is made with a continuously variable focal length, while the device switching the radiation flux is installed in front of the projection lens.
А также тем, что афокальная насадка первого канала выполнена в виде двух отражательных элементов.And also the fact that the afocal nozzle of the first channel is made in the form of two reflective elements.
А также тем, что фокусирующий объектив первого канала выполнен в виде последовательно установленных неподвижной положительной выпукло-вогнутой линзы, подвижных отрицательных выпукло-вогнутой и вогнуто-выпуклой линз, установленных с возможностью перемещения вдоль оптической оси из одного фиксированного положения в другое, при этом расстояние между вершинами поверхностей подвижных линз остается неизменным, и неподвижной положительной плоско-выпуклой линзы.And also the fact that the focusing lens of the first channel is made in the form of sequentially mounted fixed positive convex-concave lenses, movable negative convex-concave and concave-convex lenses mounted to move along the optical axis from one fixed position to another, while the distance between the vertices of the surfaces of the movable lens remains unchanged, and the stationary positive plano-convex lens.
А также тем, что входной объектив второго канала выполнен в виде последовательно установленных неподвижной выпукло-вогнутой линзы, подвижных отрицательных выпукло-вогнутой и двояковогнутой линз, установленных с возможностью одновременного перемещения вдоль оптической оси, при этом расстояние между вершинами поверхностей подвижных линз изменяется, двух неподвижных положительных выпукло-вогнутых линз и неподвижной отрицательной выпукло-вогнутой линзы.And also the fact that the input lens of the second channel is made in the form of sequentially mounted fixed convex-concave lenses, movable negative convex-concave and biconcave lenses mounted with the possibility of simultaneous movement along the optical axis, while the distance between the vertices of the surfaces of the moving lenses changes, two fixed positive convex-concave lenses and a fixed negative convex-concave lens.
А также тем, что проекционный объектив выполнен в виде положительной выпукло-вогнутой линзы.And also the fact that the projection lens is made in the form of a positive convex-concave lens.
На чертеже представлена оптическая схема инфракрасной системы с расположением элементов в каналах, соответствующим максимальному фокусному расстоянию.The drawing shows an optical diagram of an infrared system with the arrangement of elements in the channels corresponding to the maximum focal length.
Инфракрасная система содержит первый канал I, в состав которого входят последовательно установленные вдоль оптической оси афокальная насадка, которая может быть выполнена в виде двух отражательных элементов 1 и 2, плоское зеркало 3, фокусирующий объектив, содержащий последовательно установленные неподвижную положительную выпукло-вогнутую линзу 4, подвижные отрицательные выпукло-вогнутую линзу 5 и вогнуто-выпуклую линзу 6, установленные с возможностью перемещения вдоль оптической оси из одного фиксированного положения в другое, при этом расстояние между вершинами поверхностей подвижных линз остается неизменным, неподвижную положительную плоско-выпуклую линзу 7, плоское зеркало 8, второй канал II, содержащий входной объектив, выполненный в виде последовательно установленных неподвижной положительной выпукло-вогнутой линзы 9, подвижных отрицательных выпукло-вогнутой линзы 10 и двояковогнутой линзы 11, установленных с возможностью одновременного перемещения вдоль оптической оси, при этом расстояние между вершинами поверхностей подвижных линз изменяется, двух неподвижных положительных выпукло-вогнутых линз 12 и 13, неподвижной отрицательной выпукло-вогнутой линзы 14, и общие для первого I и второго II каналов последовательно установленные проекционный объектив, содержащий положительную выпукло-вогнутую линзу 15, и фотоприемное устройство 16, а также устройство переключения потоков излучения первого I и второго II каналов на фотоприемное устройство 16, выполненное в виде подвижного плоского зеркала 17 и установленное перед проекционным объективом 15.The infrared system contains the first channel I, which includes an afocal nozzle installed in series along the optical axis, which can be made in the form of two reflective elements 1 and 2, a flat mirror 3, a focusing lens containing a fixed positive convex-concave lens 4, movable negative convex-concave lens 5 and concave-convex lens 6, mounted with the possibility of movement along the optical axis from one fixed position to another, while the distance between the vertices of the surfaces of the movable lenses remains unchanged, a stationary positive plano-convex lens 7, a flat mirror 8, a second channel II, comprising an input lens made in the form of sequentially mounted stationary positive convex-concave lens 9, movable negative convex-concave lens 10 and biconcave lens 11 mounted with the possibility of simultaneous movement along the optical axis, while the distance between the vertices of the surfaces of the moving lenses changes, two fixed positive convex-concave lenses 12 and 13, a stationary negative convex-concave lens 14, and sequentially mounted projection lens common to the first I and second II channels, comprising a positive convex-concave lens 15, and a photodetector 16, as well as a device for switching radiation fluxes the first I and second II channels to the photodetector 16, made in the form of a movable flat mirror 17 and mounted in front of the projection lens 15.
Технические характеристики инфракрасной системы, работающей в спектральном диапазоне 3…5 мкм, приведены в таблице 1.Technical characteristics of the infrared system operating in the spectral range of 3 ... 5 microns are shown in table 1.
Конструктивные параметры канала I инфракрасной системы приведены в таблице 2, канала II - в таблице 3.The design parameters of channel I of the infrared system are shown in table 2, channel II in table 3.
В канале I система работает следующим образом: поток излучения попадает на элемент 1 афокальной насадки, отражается от него, попадает на элемент 2, отражается от него и, отклоняясь плоским зеркалом 3, попадает на первую линзу 4 фокусирующего объектива, проходит через линзы 4, 5, 6, 7 (при этом подвижные линзы 5 и 6 занимают положение, соответствующее фокусному расстоянию f′=1200 мм), отклоняется плоским зеркалом 8 и фокусируется в плоскости промежуточного изображения ППИ (I), затем отклоняется плоским зеркалом 17 устройства переключения потоков излучения каналов, установленным в положении 17 (I), проходит через линзу 15 проекционного объектива и попадает в фотоприемное устройство 16, в плоскости чувствительных элементов которого формируется изображение.In channel I, the system operates as follows: the radiation flux enters element 1 of the afocal nozzle, is reflected from it, falls onto element 2, is reflected from it, and, deflecting with a flat mirror 3, enters the first lens 4 of the focusing lens, passes through lenses 4, 5 , 6, 7 (in this case, the movable lenses 5 and 6 occupy a position corresponding to the focal length f ′ = 1200 mm), is deflected by a flat mirror 8 and focused in the plane of the intermediate image PPI (I), then deflected by a flat mirror 17 of the device for switching radiation fluxes Ia channels installed in position 17 (I), passes through a lens of the projection lens 15 and enters the photodetector 16, in the plane of the sensitive elements of which an image is formed.
При перемещении линз 5 и 6 фокусирующего объектива на 15 мм относительно занимаемого положения фокусное расстояние дискретно изменяется и принимает значение f′=600 мм, при этом изображение формируется в той же плоскости чувствительных элементов фотоприемного устройства.When moving the lenses 5 and 6 of the focusing lens by 15 mm relative to the occupied position, the focal length changes discretely and takes the value f ′ = 600 mm, while the image is formed in the same plane of the sensitive elements of the photodetector.
В канале II система работает следующим образом: поток излучения попадает на первую линзу 9 входного объектива, проходит через линзы 9, 10, 11, 12, 13, 14 (при этом подвижные линзы 10 и 11 занимают положение, соответствующее фокусному расстоянию f′=400 мм) и фокусируется в плоскости промежуточного изображения ППИ (II), затем отклоняется плоским зеркалом 17 устройства переключения потоков излучения каналов, установленным в положении 17 (II), проходит через линзу 15 проекционного объектива и попадает в фотоприемное устройство 16, при этом изображение формируется в той же плоскости чувствительных элементов фотоприемного устройства.In channel II, the system operates as follows: the radiation flux enters the first lens 9 of the input lens, passes through the lenses 9, 10, 11, 12, 13, 14 (while the movable lenses 10 and 11 occupy a position corresponding to the focal length f ′ = 400 mm) and focuses in the plane of the intermediate image PPI (II), then it is deflected by a flat mirror 17 of the channel radiation flux switching device installed in position 17 (II), passes through the lens 15 of the projection lens and enters the photodetector 16, whereby the image is formed in the same plane photodetector device sensitive elements.
При одновременном перемещении линз 10 и 11 входного объектива (каждая из линз перемещается по своему закону) осуществляется плавное изменение фокусного расстояния до значения f′=50 мм, при этом изображение формируется в той же плоскости чувствительных элементов фотоприемного устройства.With the simultaneous movement of the lenses 10 and 11 of the input lens (each of the lenses moves according to its own law), the focal length is smoothly changed to f ′ = 50 mm, while the image is formed in the same plane of the sensitive elements of the photodetector.
В таблице 4 приведены некоторые значения переменных воздушных промежутков d2, d4, d6 входного объектива канала II.Table 4 shows some values of the variable air gaps d 2 , d 4 , d 6 of the input lens of channel II.
В канале I максимальное значение фокусного расстояния инфракрасной системы
Таким образом, выполнение инфракрасной системы в соответствии с формулой заявляемых материалов позволяет увеличить кратность изменения фокусного расстояния за счет расширения диапазона изменения фокусного расстояния в сторону максимального значения, что обеспечивает повышение разрешающей способности и увеличение дальности обнаружения.Thus, the implementation of the infrared system in accordance with the formula of the claimed materials allows you to increase the rate of change of the focal length by expanding the range of the focal length in the direction of the maximum value, which increases the resolution and increase the detection range.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014100566/28A RU2542790C1 (en) | 2014-01-09 | 2014-01-09 | Infrared system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014100566/28A RU2542790C1 (en) | 2014-01-09 | 2014-01-09 | Infrared system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2542790C1 true RU2542790C1 (en) | 2015-02-27 |
Family
ID=53289978
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014100566/28A RU2542790C1 (en) | 2014-01-09 | 2014-01-09 | Infrared system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2542790C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU177647U1 (en) * | 2017-09-07 | 2018-03-05 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (АО "НПО ГИПО") | VARIOSYSTEM FOR THE INFRARED SPECTRUM |
RU2663536C1 (en) * | 2017-09-07 | 2018-08-07 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (АО "НПО ГИПО") | Variosystem for infrared region |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1335176A1 (en) * | 1996-08-14 | 2003-08-13 | Raytheon Company | Compact flir optical configuration |
RU2305303C2 (en) * | 2005-08-22 | 2007-08-27 | Открытое акционерное общество "ТКС-оптика" | Electro-optical complexed watching and identifying system for uv, visible and ir spectrum ranges |
RU2369885C2 (en) * | 2006-10-23 | 2009-10-10 | Открытое Акционерное Общество "Пеленг" | Double-channel catadioptric optical system (versions) |
RU2439630C2 (en) * | 2010-03-04 | 2012-01-10 | Евгений Александрович Терешин | Method to change fields of view in optical-electronic instrument and device for its realisation |
-
2014
- 2014-01-09 RU RU2014100566/28A patent/RU2542790C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1335176A1 (en) * | 1996-08-14 | 2003-08-13 | Raytheon Company | Compact flir optical configuration |
RU2305303C2 (en) * | 2005-08-22 | 2007-08-27 | Открытое акционерное общество "ТКС-оптика" | Electro-optical complexed watching and identifying system for uv, visible and ir spectrum ranges |
RU2369885C2 (en) * | 2006-10-23 | 2009-10-10 | Открытое Акционерное Общество "Пеленг" | Double-channel catadioptric optical system (versions) |
RU2439630C2 (en) * | 2010-03-04 | 2012-01-10 | Евгений Александрович Терешин | Method to change fields of view in optical-electronic instrument and device for its realisation |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU177647U1 (en) * | 2017-09-07 | 2018-03-05 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (АО "НПО ГИПО") | VARIOSYSTEM FOR THE INFRARED SPECTRUM |
RU2663536C1 (en) * | 2017-09-07 | 2018-08-07 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (АО "НПО ГИПО") | Variosystem for infrared region |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103823294B (en) | There is the continuous vari-focus medium-wave infrared optical system of overlength focal length | |
RU2630195C1 (en) | Infrared telephoto lens with two vision fields | |
JP2017533004A5 (en) | ||
CN108827172A (en) | Non-contact laser thickness measuring device and method based on solid zoom lens | |
RU2481602C1 (en) | Dual-spectrum lens with discretely variable focal distance | |
JP2014029392A5 (en) | ||
RU2541420C1 (en) | Infrared lens with two fields of view | |
JP2016081005A5 (en) | ||
RU2542790C1 (en) | Infrared system | |
CN109143608B (en) | Wavelength selection device and method based on Fresnel lens and solid zoom lens | |
US11789233B2 (en) | Objective, use of an objective, measurement system comprising an objective and use of a bi-aspherical plastic lens in an objective | |
JP2015014678A5 (en) | ||
JP6397569B2 (en) | 3D printer, printing method, and lens barrel module | |
RU2543693C1 (en) | Optical thermal imaging system for mid-infrared spectral region | |
RU140461U1 (en) | INFRARED SYSTEM | |
RU2694557C1 (en) | Infrared system with two fields of view | |
KR20220109228A (en) | Optical system and camera module including the same | |
KR102685591B1 (en) | Large aperture continuous zoom folded telecamera | |
CN106575029B (en) | zoom microscope | |
KR102657473B1 (en) | Folded macro-tele camera lens design | |
RU152546U1 (en) | DEVICE FOR FORMING INFRARED IMAGE | |
US20220397747A1 (en) | Objective, use of an objective and measurement system | |
RU2621366C1 (en) | Compact lens of mid-infrared range | |
RU2403598C1 (en) | Large aperture lens for thermal imaging device | |
RU162886U1 (en) | TWO SPECTRAL OPTICAL SYSTEM |