RU2567444C1 - Optical thermal imaging system for mid-infrared spectral region - Google Patents
Optical thermal imaging system for mid-infrared spectral region Download PDFInfo
- Publication number
- RU2567444C1 RU2567444C1 RU2014134931/28A RU2014134931A RU2567444C1 RU 2567444 C1 RU2567444 C1 RU 2567444C1 RU 2014134931/28 A RU2014134931/28 A RU 2014134931/28A RU 2014134931 A RU2014134931 A RU 2014134931A RU 2567444 C1 RU2567444 C1 RU 2567444C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- thermal imaging
- lens
- imaging system
- meniscus
- mid
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в качестве оптической системы различных приборов, например оптической системы тепловизионной камеры.The invention relates to optical instrumentation and can be used as an optical system for various devices, for example, an optical system of a thermal imaging camera.
Известна оптическая система для ИК-области спектра, описанная в патенте RU №2338227, МПК G02B 13/14, G02B 9/64, опубл. 20.02.2008. Данная оптическая система имеет удаленный зрачок, но ее аберрации исправлены для дальней ИК-области спектра, что не позволяет использовать ее для средней ИК-области спектра, кроме того, она имеет большое количество линз, что усложняет технологию ее производства.A known optical system for the infrared region of the spectrum described in patent RU No. 2338227, IPC G02B 13/14, G02B 9/64, publ. 02/20/2008. This optical system has a remote pupil, but its aberrations are corrected for the far infrared region of the spectrum, which does not allow using it for the middle infrared region of the spectrum, in addition, it has a large number of lenses, which complicates the technology of its production.
Известны также оптическая система для тепловизионных приборов, описанная в патенте RU №2449328, МПК G02B 13/14, G02B 23/12, опубл. 27.04.2012, и оптическая система с вынесенной апертурной диафрагмой для среднего ИК-диапазона в патенте RU №2419113, МПК G02B 13/14, G02B 9/64, опубл. 20.05.2011. Обе оптические системы имеют большое количество линз, что снижает коэффициент пропускания этих систем и усложняет технологию их производства.An optical system for thermal imaging devices is also known, described in patent RU No. 2449328, IPC G02B 13/14, G02B 23/12, publ. 04/27/2012, and an optical system with a remote aperture diaphragm for the mid-IR range in patent RU No. 2419113, IPC G02B 13/14, G02B 9/64, publ. 05/20/2011. Both optical systems have a large number of lenses, which reduces the transmittance of these systems and complicates the technology of their production.
Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является оптическая система тепловизионного прибора по патенту на полезную модель RU №131206, МПК G02B 13/14, опубл. 10.08.2013. Оптическая система тепловизионного прибора содержит последовательно расположенные по ходу лучей входной объектив, строящий действительное промежуточное изображение, содержащий отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к пространству предметов, положительный мениск, обращенный выпуклостью к пространству предметов, отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к плоскости действительного промежуточного изображения, и проекционный объектив, установленный перед фотоприемным устройством, содержащий последовательно установленные по ходу лучей первый положительный мениск, второй отрицательный мениск, обращенные выпуклостью к фотоприемному устройству, третий положительный мениск, обращенный выпуклостью к пространству предметов, и четвертый положительный мениск, обращенный выпуклостью к фотоприемному устройству и расположенный между третьим мениском проекционного объектива и фотоприемным устройством. Недостатками данной оптической системы являются большое количество оптических элементов, что делает ее производство нетехнологичной, а также снижает коэффициент пропускания, что ограничивает эксплуатационные характеристики.The closest analogue to the claimed technical solution is the optical system of a thermal imaging device according to the patent for utility model RU No. 131206, IPC G02B 13/14, publ. 08/10/2013. The optical system of a thermal imaging device contains an input lens sequentially located along the rays, constructing a valid intermediate image containing a negative meniscus convex to the space of objects, a positive meniscus convex to the space of objects, a negative meniscus convex to the plane of the actual intermediate image, and a projection a lens mounted in front of the photodetector comprising sequentially mounted along the beam first positive meniscus second negative meniscus facing convex toward photodetectors, and the third positive meniscus convexity to the space objects, and a fourth positive meniscus convexity to photodetectors and disposed between the third meniscus lens and the projection photodetecting device. The disadvantages of this optical system are a large number of optical elements, which makes its production low-tech, and also reduces transmittance, which limits operational characteristics.
Задача изобретения - создание оптической тепловизионной системы для средней ИК-области спектра с улучшенными технологическими и эксплуатационными характеристиками.The objective of the invention is the creation of an optical thermal imaging system for the middle infrared region of the spectrum with improved technological and operational characteristics.
Технический результат - уменьшение количества оптических элементов при обеспечении дифракционно-ограниченного качества изображения за счет изменения формы линз и оптимизации аберраций.The technical result is a reduction in the number of optical elements while ensuring diffraction-limited image quality by changing the shape of the lenses and optimizing aberrations.
Это достигается тем, что в оптической тепловизионной системе для средней ИК-области спектра, содержащей расположенные по ходу лучей входной объектив, строящий действительное промежуточное изображение, выполненный из отрицательного и положительного менисков, обращенных выпуклостями к пространству предметов, и проекционный объектив, установленный перед фотоприемным устройством и выполненный из последовательно установленных по ходу лучей первого мениска, второго компонента и третьего положительного мениска, обращенного выпуклостью к пространству предметов, в отличие от известного, во входном объективе два компонента, при этом первым по ходу лучей расположен положительный мениск, а в проекционном объективе три компонента, при этом первый мениск отрицательный и обращен выпуклостью к пространству предметов, а второй компонент - двояковыпуклая линза.This is achieved by the fact that in the optical thermal imaging system for the mid-IR region of the spectrum, containing an input lens located along the rays, constructing a real intermediate image made of negative and positive menisci, convex to the space of objects, and a projection lens mounted in front of the photodetector and made of sequentially installed along the rays of the first meniscus, the second component and the third positive meniscus, convex space objects, in contrast to the known, the input lens, the two components, the first of the ray path is a positive meniscus, and a projection lens three components, wherein the first meniscus negative and is convex toward the object space, and the second component - a biconvex lens.
На фиг. 1 представлена оптическая схема предложенной оптической тепловизионной системы для средней ИК-области, на фиг. 2 - график числа Штреля, на фиг. 3 - график кривизны поля и дисторсии.In FIG. 1 is an optical diagram of the proposed optical thermal imaging system for the mid-infrared region, FIG. 2 is a graph of the Strehl number, in FIG. 3 is a graph of field curvature and distortion.
Оптическая тепловизионная система для средней ИК-области спектра (фиг. 1) состоит по ходу лучей из входного объектива 1, строящего промежуточное действительное изображение и проекционного объектива 2, за которым установлено фотоприемное устройство 3. Входной объектив 1 выполнен в виде положительного мениска 4 и отрицательного мениска 5, обращенных выпуклостью к пространству предметов. Проекционный объектив 2, установлен перед фотоприемным устройством 3 и содержит последовательно установленные по ходу лучей отрицательный мениск 6, обращенный выпуклостью к пространству предметов, двояковыпуклую линзу 7 и положительный мениск 8, обращенный выпуклостью к пространству предметов. Входное окно 9 является частью конструкции фотоприемного устройства 3, охлаждаемая диафрагма 10 ограничивает апертуру лучей, попадающих на матрицу чувствительных элементов 11 фотоприемного устройства 3.The optical thermal imaging system for the mid-IR region of the spectrum (Fig. 1) consists in the direction of the rays from the
Оптическая тепловизионная система для средней ИК-области спектра работает следующим образом: световой поток, исходящий из бесконечно удаленной точки предмета попадает на первую поверхность входного объектива 1, проходит через мениски 4, 5, формирует промежуточное изображение, далее световой поток попадает на первую поверхность проекционного объектива 2, проходит через мениск 6, двояковыпуклую линзу 7, мениск 8, через входное окно 9 попадает в фотоприемное устройство 3 и формирует изображение предмета на матрице чувствительных элементов 11.An optical thermal imaging system for the mid-IR region of the spectrum works as follows: the light flux emanating from an infinitely distant point of the object hits the first surface of the
В соответствии с предложенным решением рассчитана конкретная оптическая система, конструктивные параметры которой приведены в таблице 1.In accordance with the proposed solution, a specific optical system was calculated, the design parameters of which are given in table 1.
Характеристики рассчитанной оптической тепловизионной системы для средней ИК-области спектра:Characteristics of the calculated optical thermal imaging system for the mid-IR region:
фокусное расстояние f′=200 ммfocal length f ′ = 200 mm
относительное отверстие 1:4relative aperture 1: 4
угол поля зрения 2ω=3,5°field of view angle 2ω = 3.5 °
На фигурах 2, 3 приведены графики числа Штреля для центра и края поля в зависимости от величины дефокусировки и графики аберраций рассчитанной оптической тепловизионной системы.Figures 2, 3 show plots of the Strehl number for the center and edge of the field, depending on the amount of defocusing and the aberration plots of the calculated optical thermal imaging system.
Предлагаемая оптическая тепловизионная система для средней ИК-области спектра имеет высокое качество изображения, что подтверждается графиками числа Штреля (фиг. 2) - оптическая система имеет дифракционно-ограниченное качество изображения для оси и края поля зрения, и графиками кривизны поля и дисторсии (фиг. 3) - астигматизм не более 0,14 мм, дисторсия не более 0,6%.The proposed optical thermal imaging system for the mid-IR region of the spectrum has high image quality, as evidenced by the Strehl graphs (Fig. 2) - the optical system has diffraction-limited image quality for the axis and edges of the field of view, and graphs of the curvature of the field and distortion (Fig. 3) - astigmatism is not more than 0.14 mm, distortion is not more than 0.6%.
Таким образом, достигнут технический результат - создана оптическая тепловизионная система для средней ИК-области спектра с уменьшенным количеством оптических элементов, при этом система имеет дифракционно-ограниченное качество изображения.Thus, a technical result was achieved - an optical thermal imaging system was created for the mid-IR region of the spectrum with a reduced number of optical elements, while the system has diffraction-limited image quality.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014134931/28A RU2567444C1 (en) | 2014-08-28 | 2014-08-28 | Optical thermal imaging system for mid-infrared spectral region |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014134931/28A RU2567444C1 (en) | 2014-08-28 | 2014-08-28 | Optical thermal imaging system for mid-infrared spectral region |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2567444C1 true RU2567444C1 (en) | 2015-11-10 |
Family
ID=54537027
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014134931/28A RU2567444C1 (en) | 2014-08-28 | 2014-08-28 | Optical thermal imaging system for mid-infrared spectral region |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2567444C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4801183A (en) * | 1984-08-07 | 1989-01-31 | Pilkington P.E. Limited | Infra-red optical systems |
US5933272A (en) * | 1998-05-28 | 1999-08-03 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Dual field of view afocal |
JP2007264191A (en) * | 2006-03-28 | 2007-10-11 | Nikon Corp | Infrared optical system |
RU2419113C1 (en) * | 2009-08-06 | 2011-05-20 | Татьяна Николаевна Хацевич | Optical system with pinhole aperture for middle infrared range |
RU118446U1 (en) * | 2011-12-26 | 2012-07-20 | Учреждение Российской академии наук Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения РАН (ИФП СО РАН) | OPTICAL SYSTEM OF THERMAL VISION INSTRUMENTS |
RU131206U1 (en) * | 2013-04-03 | 2013-08-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (ОАО "НПО "ГИПО") | OPTICAL SYSTEM OF THE THERMAL VISION DEVICE |
-
2014
- 2014-08-28 RU RU2014134931/28A patent/RU2567444C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4801183A (en) * | 1984-08-07 | 1989-01-31 | Pilkington P.E. Limited | Infra-red optical systems |
US5933272A (en) * | 1998-05-28 | 1999-08-03 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Dual field of view afocal |
JP2007264191A (en) * | 2006-03-28 | 2007-10-11 | Nikon Corp | Infrared optical system |
RU2419113C1 (en) * | 2009-08-06 | 2011-05-20 | Татьяна Николаевна Хацевич | Optical system with pinhole aperture for middle infrared range |
RU118446U1 (en) * | 2011-12-26 | 2012-07-20 | Учреждение Российской академии наук Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения РАН (ИФП СО РАН) | OPTICAL SYSTEM OF THERMAL VISION INSTRUMENTS |
RU131206U1 (en) * | 2013-04-03 | 2013-08-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (ОАО "НПО "ГИПО") | OPTICAL SYSTEM OF THE THERMAL VISION DEVICE |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102494776B1 (en) | Image pickup lens | |
KR20160068504A (en) | Optical system | |
RU2611100C1 (en) | High-aperture lens | |
KR20170001640U (en) | Near-infrared imaging lens | |
EP4235250A3 (en) | Two-color very wide field of view refractive eyepiece-type optical form | |
RU2630195C1 (en) | Infrared telephoto lens with two vision fields | |
KR102628422B1 (en) | Image pickup lens, camera module and digital device including the same | |
JP2015138121A5 (en) | ||
RU2543693C1 (en) | Optical thermal imaging system for mid-infrared spectral region | |
RU2663313C1 (en) | Telephoto lens with two fields of view for the spectrum middle ir area | |
RU2570062C1 (en) | Optical system for thermal imaging device having two viewing fields | |
RU2630194C1 (en) | Large-aperture lens | |
RU2723338C1 (en) | Fast lens | |
RU2567444C1 (en) | Optical thermal imaging system for mid-infrared spectral region | |
RU2621366C1 (en) | Compact lens of mid-infrared range | |
RU2645912C1 (en) | High-aperture lens | |
RU170736U1 (en) | LIGHT LIGHT FOR INFRARED SPECTRUM | |
RU2586273C1 (en) | High-aperture lens | |
RU162347U1 (en) | LIGHT ACHROMATIC LENS LENS OF INFRARED RANGE | |
RU162318U1 (en) | TWO-LENS LENS | |
RU162339U1 (en) | TWO-LENS LENS | |
RU163268U1 (en) | TWO-LENS LENS | |
JP2015215494A5 (en) | ||
KR101554130B1 (en) | Long wavelength infrared optical system with wide field of view | |
RU155281U1 (en) | LIGHT WIDTH WIDE ANGLE LENS |