RU2630031C1 - Двухканальная зеркально-линзовая система - Google Patents

Двухканальная зеркально-линзовая система Download PDF

Info

Publication number
RU2630031C1
RU2630031C1 RU2016141008A RU2016141008A RU2630031C1 RU 2630031 C1 RU2630031 C1 RU 2630031C1 RU 2016141008 A RU2016141008 A RU 2016141008A RU 2016141008 A RU2016141008 A RU 2016141008A RU 2630031 C1 RU2630031 C1 RU 2630031C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
lens
convex
channel
concave
compensator
Prior art date
Application number
RU2016141008A
Other languages
English (en)
Inventor
Виллен Арнольдович Балоев
Владимир Петрович Иванов
Игорь Геннадьевич Денисов
Ирина Анатольевна Скочилова
Дина Нургазизовна Шарифуллина
Original Assignee
Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (АО "НПО ГИПО")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (АО "НПО ГИПО") filed Critical Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (АО "НПО ГИПО")
Priority to RU2016141008A priority Critical patent/RU2630031C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2630031C1 publication Critical patent/RU2630031C1/ru

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B17/00Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
    • G02B17/08Catadioptric systems
    • G02B17/0804Catadioptric systems using two curved mirrors
    • G02B17/0808Catadioptric systems using two curved mirrors on-axis systems with at least one of the mirrors having a central aperture
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B23/00Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
    • G02B23/02Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices involving prisms or mirrors
    • G02B23/04Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices involving prisms or mirrors for the purpose of beam splitting or combining, e.g. fitted with eyepieces for more than one observer

Landscapes

  • Lenses (AREA)

Abstract

Система может быть использована в двухспектральных оптико-электронных системах. Система состоит из расположенных по ходу лучей обтекателя, главного вогнутого зеркала с центральным отверстием в виде отрицательной вогнуто-выпуклой линзы с отражающим покрытием на выпуклой поверхности, первого канала, содержащего спектроделитель, компенсатор, первая линза которого выполнена двояковогнутой, вторая - плосковыпуклой, а третья – двояковогнутой, и первый приемник излучения второго канала, содержащего спектроделитель и компенсатор, первая линза которого выполнена положительной вогнуто-выпуклой, вторая - отрицательной вогнуто-выпуклой, а третья - положительной вогнуто-выпуклой, и второй приемник излучения. Спектроделитель - положительная вогнуто-выпуклая линза с дихроичным покрытием на выпуклой поверхности, являющаяся одновременно первой линзой компенсатора второго канала и вторичным зеркалом первого канала. Технический результат - повышение энергетической способности системы за счет увеличения относительного отверстия в дальнем инфракрасном диапазоне спектра при обеспечении компактности конструкции. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 табл.

Description

Изобретение относится к области оптико-электронного приборостроения и может быть использовано в двухспектральных оптико-электронных системах.
Известна трехканальная зеркально-линзовая система (см. патент US 6606066 В1, МПК7 H01Q 21/00, H01Q 13/00, публ. 29.10.2001 г.), содержащая обтекатель, общее для трех каналов главное вогнутое асферическое зеркало с центральным отверстием, вторичное зеркало с дихроичным покрытием, отражающим излучение инфракрасного спектрального диапазона (первый канал) и пропускающим излучение миллиметрового диапазона длин волн (второй канал). Первый канал, кроме главного и вторичного зеркал, содержит трехлинзовый проекционный объектив и приемник инфракрасного излучения, второй канал - приемник излучения миллиметрового диапазона. Третий (лазерный) канал, кроме главного зеркала, может содержать либо вогнутое асферическое зеркало, либо два линзовых элемента и приемник излучения. Все каналы системы расположены на одной оптической оси.
В первом канале система работает с относительным отверстием 1:2,5, что при работе в дальней инфракрасной области спектра не обеспечивает достаточную светосилу.
Также известен двухканальный зеркально-линзовый объектив (см. патент RU 2335790 С2, МПК7 G02B 17/08, опубл. 10.10.2008 г.), содержащий зеркально-линзовый канал видимого диапазона и линзовый тепловизионный канал, расположенный в зоне центрального экранирования зеркально-линзового канала. Канал видимого диапазона содержит восемь оптических элементов и имеет следующие характеристики: спектральный диапазон работы 0,68…0,88 мкм; фокусное расстояние 71 мм; относительное отверстие 1:0,8; угловое поле зрения 8°; длина оптической системы 91,6 мм. Тепловизионный канал содержит три оптических элемента и имеет следующие характеристики: спектральный диапазон работы 8…12 мкм; фокусное расстояние 80 мм; относительное отверстие 1:1,6; угловое поле зрения 13,4°; длина оптической системы 104 мм.
К недостаткам описанной системы можно отнести большие габаритные размеры, обусловленные выбором конструктивного исполнения (общая длина оптической системы более 200 мм).
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой системе, выбранной в качестве прототипа, является многоканальная оптическая система (см. патент ЕР 1862837 А1, МПК7 G02B 17/08, G02B 13/14, F41G 7/22, опубл. 03.05.2007 г.), которая содержит обтекатель, выполненный в виде выпукло-вогнутой линзы, первый канал, состоящий из фокусирующего объектива, содержащего главное вогнутое зеркало с центральным отверстием, вторичное выпуклое зеркало, двухлинзовый компенсатор полевых аберраций, первая линза которого выполнена положительной выпукло-вогнутой, а вторая - двояковогнутой, и первого приемника излучения, установленного в центральном отверстии главного зеркала с возможностью вывода из оптического тракта. Второй канал (после вывода первого приемника излучения) содержит фокусирующий объектив первого канала, а также дополнительный проекционный объектив, спектроделитель, выполненный в виде плоскопараллельной пластины, установленной под углом к оптической оси, и два приемника излучения. В зависимости от выбранного материала линз компенсатора и проекционного объектива указанная система может работать одновременно в двух каналах, соответствующих следующим спектральным диапазонам: видимому, ближнему, среднему или дальнему инфракрасному.
К недостаткам прототипа можно отнести следующее: конструктивное исполнение второго канала с формированием плоскости промежуточного изображения приводит к увеличению габаритных размеров; спектроделитель, расположенный под углом к оптической оси в сходящемся пучке лучей, вносит аберрации, которые сложно исправить. Кроме того, в дальнем инфракрасном диапазоне спектра система работает с относительным отверстием 1:2, что, при использовании неохлаждаемого фотоприемного устройства, например микроболометрической матрицы чувствительных элементов, не обеспечивает достаточную светосилу, определяющую энергетическую способность системы.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение энергетической способности двухканальной зеркально-линзовой системы за счет увеличения относительного отверстия в дальнем инфракрасном диапазоне спектра при обеспечении компактности конструкции.
Поставленная задача решается за счет того, что в двухканальной зеркально-линзовой системе, состоящей из расположенных по ходу лучей обтекателя, выполненного в виде выпукло-вогнутой линзы, главного зеркала с центральным отверстием, первого канала, содержащего вторичное зеркало, компенсатор, включающий выпукло-вогнутую положительную и двояковогнутую линзы, и первый приемник излучения и второго канала, содержащего спектроделитель, линзовый компенсатор и второй приемник излучения, главное зеркало выполнено в виде отрицательной вогнуто-выпуклой линзы с отражающим покрытием на выпуклой поверхности, спектроделитель выполнен в виде положительной вогнуто-выпуклой линзы с дихроичным покрытием на выпуклой поверхности, установлен в сходящемся пучке лучей после главного зеркала и одновременно выполняет функции вторичного зеркала первого канала и первой линзы компенсатора второго канала, в компенсатор первого канала дополнительно введены три линзы, первая из которых выполнена двояковогнутой, а вторая и третья выполнены двояковыпуклыми, во втором канале вторая линза компенсатора выполнена отрицательной вогнуто-выпуклой, а третья - положительной вогнуто-выпуклой.
А также тем, что вогнутая поверхность главного зеркала выполнена асферической.
А также тем, что во втором канале вогнутая поверхность третьей линзы компенсатора выполнена асферической.
На чертеже представлена оптическая схема двухканальной зеркально-линзовой системы.
Двухканальная зеркально-линзовая система состоит из расположенных по ходу лучей обтекателя, выполненного в виде выпукло-вогнутой линзы 1, главного зеркала с центральным отверстием, выполненного в виде отрицательной вогнуто-выпуклой линзы 2, на выпуклую поверхность которой нанесено отражающее покрытие, первого канала I, содержащего спектроделитель 3, компенсатор, включающий первую двояковогнутую линзу 4, вторую плосковыпуклую линзу 5, третью двояковыпуклую линзу 6, четвертую положительную выпукло-вогнутую линзу 7 и пятую двояковогнутую линзу 8, и приемник излучения 9, например ближнего инфракрасного диапазона спектра, второго канала II, содержащего спектроделитель 3, компенсатор, содержащий вторую линзу 10, выполненную отрицательной вогнуто-выпуклой, третью линзу 11, выполненную положительной вогнуто-выпуклой и приемник излучения 12 дальнего инфракрасного диапазона спектра. Спектроделитель 3 установлен в сходящемся пучке лучей после главного зеркала 2 и выполнен в виде положительной вогнуто-выпуклой линзы с дихроичным покрытием на выпуклой поверхности. Спектроделитель 3 одновременно выполняет функции вторичного зеркала первого канала I и первой линзы компенсатора второго канала II.
Вогнутые поверхности линзы 2 и третьей линзы 11 компенсатора второго канала II выполнены асферическими.
В таблице 1 приведены технические характеристики заявляемой двухканальной зеркально-линзовой системы.
Figure 00000001
В таблице 2 приведены конструктивные параметры конкретного примера исполнения заявляемой системы.
Figure 00000002
В таблице 3 приведены соотношения, выполняемые в оптической системе второго канала.
Figure 00000003
Двухканальная зеркально-линзовая система работает следующим образом. В канале 1 излучение от бесконечно удаленного объекта проходит через обтекатель 1, отражается от выпуклой поверхности линзы 2, проходит через линзу 2 и попадает на выпуклую поверхность линзы 3. Излучение ближнего инфракрасного диапазона спектра отражается от выпуклой поверхности линзы 3 и попадает на вогнутую поверхность первой линзы 4 компенсатора, проходит линзы 4-8 компенсатора и фокусируется в плоскости чувствительных элементов первого приемника излучения 9. В канале II излучение от бесконечно удаленного объекта проходит через обтекатель 1, отражается от выпуклой поверхности линзы 2, проходит через линзу 2 и попадает на выпуклую поверхность линзы 3. Излучение дальнего инфракрасного диапазона спектра проходит через линзу 3, являющуюся первой линзой компенсатора, затем проходит через линзы 10 и 11 компенсатора и фокусируется в плоскости чувствительных элементов второго приемника излучения 12.
Как следует из таблицы 1, во втором канале фокусное расстояние системы f'=61,1 мм, диаметр входного зрачка D=50 мм, относительное отверстие А=D:f'=1:1,2. Увеличение относительного отверстия (в прототипе 1:2) обеспечивается выбранным конструктивным исполнением главного зеркала и компенсатора, а также выбранными соотношениями, приведенными в таблице 3.
В случае бесконечно удаленного объекта светосила прибора Е=А2. В прототипе Е=0,25, а в заявляемой системе - 0,67, что в 2,7 раза больше.
Выбранное конструктивное исполнение системы, при котором одна из линз выполняет одновременно несколько функций: спектроделителя, вторичного зеркала и линзы компенсатора, позволяет разместить оптические элементы первого и второго каналов системы в пространстве между обтекателем и главным зеркалом, обеспечив тем самым ее компактность. Длина оптической системы от первой поверхности обтекателя до плоскости чувствительных элементов приемника излучения первого канала составляет L=77,7 мм.
В первом канале заявляемой системы выбор материалов главного зеркала и линз компенсатора позволяет, при необходимости, без изменения оптической схемы использовать вместо приемника излучения ближнего инфракрасного диапазона спектра приемник излучения видимого диапазона.
Таким образом, выполнение двухканальной зеркально-линзовой системы в соответствии с предлагаемым техническим решением повышает энергетическую способность во втором канале за счет увеличения относительного отверстия, что позволяет использовать неохлаждаемое фотоприемное устройство, обеспечив при этом компактность конструкции.

Claims (3)

1. Двухканальная зеркально-линзовая система, состоящая из расположенных по ходу лучей обтекателя, выполненного в виде выпукло-вогнутой линзы, главного зеркала с центральным отверстием, первого канала, содержащего вторичное зеркало, компенсатор, включающий выпукло-вогнутую положительную и двояковогнутую линзы, и первый приемник излучения и второго канала, содержащего спектроделитель, линзовый компенсатор и второй приемник излучения дальнего, отличающаяся тем, что главное зеркало выполнено в виде отрицательной вогнуто-выпуклой линзы с отражающим покрытием на выпуклой поверхности, спектроделитель выполнен в виде положительной вогнуто-выпуклой линзы с дихроичным покрытием на выпуклой поверхности, установлен в сходящемся пучке лучей после главного зеркала и одновременно выполняет функции вторичного зеркала первого канала и первой линзы компенсатора второго канала, в компенсатор первого канала дополнительно введены три линзы, первая из которых выполнена двояковогнутой, а вторая и третья выполнены двояковыпуклыми, во втором канале вторая линза компенсатора выполнена отрицательной вогнуто-выпуклой, а третья - положительной вогнуто-выпуклой.
2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что вогнутая поверхность главного зеркала выполнена асферической.
3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что во втором канале вогнутая поверхность третьей линзы компенсатора выполнена асферической.
RU2016141008A 2016-10-18 2016-10-18 Двухканальная зеркально-линзовая система RU2630031C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016141008A RU2630031C1 (ru) 2016-10-18 2016-10-18 Двухканальная зеркально-линзовая система

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016141008A RU2630031C1 (ru) 2016-10-18 2016-10-18 Двухканальная зеркально-линзовая система

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2630031C1 true RU2630031C1 (ru) 2017-09-05

Family

ID=59797727

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016141008A RU2630031C1 (ru) 2016-10-18 2016-10-18 Двухканальная зеркально-линзовая система

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2630031C1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU201189U1 (ru) * 2020-09-08 2020-12-02 Акционерное общество "Московский завод "САПФИР" Тепловизионный прибор с тремя каналами наблюдения
RU2815391C1 (ru) * 2023-01-09 2024-03-14 Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (АО "НПО ГИПО") Двухканальная зеркально-линзовая система

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU93034913A (ru) * 1993-07-05 1996-02-20 СКБ ТНВ НПО "Орион" Зеркально-линзовый объектив (варианты)
RU2089930C1 (ru) * 1993-06-28 1997-09-10 Научно-производственное объединение "Орион" Специального конструкторского бюро техники ночного видения Зеркально-линзовая система
EP1862837A1 (de) * 2006-05-31 2007-12-05 Diehl BGT Defence GmbH & Co.KG Multispektrale Abbildungsoptik
CN102175318A (zh) * 2011-01-27 2011-09-07 浙江大学 一种具有卡塞格林型前端的共视场共孔径多光谱成像系统
RU150182U1 (ru) * 2014-09-23 2015-02-10 Открытое акционерное общество "ГИРООПТИКА" (ОАО "ГИРООПТИКА") Теплопеленгатор-дальномер

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2089930C1 (ru) * 1993-06-28 1997-09-10 Научно-производственное объединение "Орион" Специального конструкторского бюро техники ночного видения Зеркально-линзовая система
RU93034913A (ru) * 1993-07-05 1996-02-20 СКБ ТНВ НПО "Орион" Зеркально-линзовый объектив (варианты)
EP1862837A1 (de) * 2006-05-31 2007-12-05 Diehl BGT Defence GmbH & Co.KG Multispektrale Abbildungsoptik
CN102175318A (zh) * 2011-01-27 2011-09-07 浙江大学 一种具有卡塞格林型前端的共视场共孔径多光谱成像系统
RU150182U1 (ru) * 2014-09-23 2015-02-10 Открытое акционерное общество "ГИРООПТИКА" (ОАО "ГИРООПТИКА") Теплопеленгатор-дальномер

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU201189U1 (ru) * 2020-09-08 2020-12-02 Акционерное общество "Московский завод "САПФИР" Тепловизионный прибор с тремя каналами наблюдения
RU2815391C1 (ru) * 2023-01-09 2024-03-14 Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (АО "НПО ГИПО") Двухканальная зеркально-линзовая система

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107728300B (zh) 一种宽视场大相对孔径的小型反射式离轴望远系统
JPH0968604A (ja) 固体カタディオプトリックレンズ
US4106855A (en) Lens element incorporating narrow bandpass filter and usable in dual mode
RU150182U1 (ru) Теплопеленгатор-дальномер
US8965193B1 (en) Mirrored lens for wide field of view and wide spectrum
US8355125B2 (en) All reflective apparatus for injecting excitation light and collecting in-elastically scattered light from a sample
US5416325A (en) Fourier transform infrared spectrometer
US8223443B2 (en) Collection optics
CN111367042B (zh) 一种大口径长焦距红外双色光学镜头及成像装置
RU2630031C1 (ru) Двухканальная зеркально-линзовая система
US8511876B2 (en) On-axis monolithic ellipsoidal lens for optical coupling systems
RU2570055C1 (ru) Инфракрасный зеркально-линзовый объектив
US8937764B2 (en) Optical system with off-axis packaged illuminator
RU171187U1 (ru) Двухканальная зеркально-линзовая система
US20160116719A1 (en) Compact multispectral wide angle refractive optical system
RU2672703C1 (ru) Двухканальная зеркально-линзовая система
RU2646405C1 (ru) Инфракрасная зеркально-линзовая система
CN108345095A (zh) 一种宽幅低杂光全天时星跟踪器光学结构
CN108007570A (zh) 光谱仪及光谱检测系统
RU2815391C1 (ru) Двухканальная зеркально-линзовая система
RU182711U1 (ru) Оптическая система оптико-электронного координатора
RU2556295C1 (ru) Двухканальный зеркально-линзовый объектив
RU178354U1 (ru) Двухканальная зеркально-линзовая система
RU2093870C1 (ru) Телескопическая система для ик-излучения (варианты)
CN207423365U (zh) 光谱仪及光谱检测系统