RU52488U1 - DEVICE FOR FORMING AND TEMPERATURE COMPENSATION OF THE IMAGE IN THE INFRARED SPECTRUM - Google Patents

DEVICE FOR FORMING AND TEMPERATURE COMPENSATION OF THE IMAGE IN THE INFRARED SPECTRUM Download PDF

Info

Publication number
RU52488U1
RU52488U1 RU2005132317/22U RU2005132317U RU52488U1 RU 52488 U1 RU52488 U1 RU 52488U1 RU 2005132317/22 U RU2005132317/22 U RU 2005132317/22U RU 2005132317 U RU2005132317 U RU 2005132317U RU 52488 U1 RU52488 U1 RU 52488U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
lens
equiv
athermalized
rods
node
Prior art date
Application number
RU2005132317/22U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дмитрий Юрьевич Волков
Ирина Евгеньевна Совз
Михаил Наумович Сокольский
Владимир Андреевич Быстров
Александр Соломонович Хитрик
Original Assignee
Открытое акционерное общество "ЛОМО"
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 Открытое акционерное общество "ЛОМО" filed Critical Открытое акционерное общество "ЛОМО"
Priority to RU2005132317/22U priority Critical patent/RU52488U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU52488U1 publication Critical patent/RU52488U1/en

Links

Landscapes

  • Lenses (AREA)

Abstract

Использование: в области оптического приборостроения в тепловизионных наблюдательных приборах, приемники которых чувствительны в ИК-диапазоне спектра (8-12 мкм). Задача: расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения его работоспособности для приемников различной конфигурации, а также увеличение относительного отверстия до 1:1 и больше, расширение углового поля при сохранении высокого качества изображения. Сущность: в устройстве для формирования и температурной компенсации изображения в инфракрасной области спектра, содержащем корпус, в котором подвижно установлена оправа с объективом, включающим два мениска, атермализованный узел, закрепленный на корпусе, и одним из концов - на оправе с объективом, и выполненный в виде стержней из материала с малым коэффициентом расширения, объектив дополнен третьим мениском, первый из которых выполнен отрицательным, обращенным вогнутой поверхностью к объекту, второй и третий - с положительными оптическими силами, обращенными выпуклыми поверхностями к объекту, третий мениск установлен на расстоянии d от второго, при этом выполняются следующие соотношения:Usage: in the field of optical instrumentation in thermal imaging observational devices, the receivers of which are sensitive in the infrared range of the spectrum (8-12 microns). Objective: expanding the functionality of the device by ensuring its operability for receivers of various configurations, as well as increasing the relative aperture to 1: 1 or more, expanding the angular field while maintaining high image quality. SUBSTANCE: in a device for forming and temperature compensation of an image in the infrared region of the spectrum, comprising a housing in which a frame with a lens is movably mounted with a lens including two menisci, an athermalized assembly mounted on the housing, and one of the ends on a frame with a lens, and made in the form of rods made of a material with a low coefficient of expansion, the lens is supplemented with a third meniscus, the first of which is made with a negative facing concave surface to the object, the second and third with positive optically by the forces facing convex surfaces to the object, the third meniscus is set at a distance d from the second, while the following relationships are true:

-0,2<φI/φэкв<-0,15-0.2 <φ I / φ equiv <-0.15

0,6<φII/φэкв<0,70.6 <φ II / φ equiv <0.7

0,9<φIII/φэкв<1,10.9 <φ III / φ equiv <1.1

0,4<φI,II/φэкв<0,60.4 <φ I, II / φ equiv <0.6

0,8≤dφэкв≤0,9,0.8≤dφ equiv ≤0.9,

где φI, φII, φIII, - оптические силы I, II, III менисков,where φ I , φ II , φ III , are the optical forces of menisci I, II, III,

φI,II - оптическая сила компонента, состоящего из I и II менисков,φ I, II - the optical power of the component consisting of I and II menisci,

φэкв. - оптическая сила объектива.φ eq. - optical power of the lens.

Кроме того, устройство дополнено приемником, при этом оправа с объективом и приемник соединены с концами стержней атермализованного узла с помощью элементов крепления, длины которых l1 и l2 выбирается из условия:In addition, the device is supplemented by a receiver, while the frame with the lens and the receiver are connected to the ends of the rods of the athermalized node using fasteners whose lengths l 1 and l 2 are selected from the condition:

-dn/[φэкв(n-1)α0]=l1+l2+d-l3α1,-dn / [φ equiv (n-1) α 0 ] = l 1 + l 2 + dl 3 α 1 ,

где dn - изменения показателя преломления материала линз объектива от изменения температуры,where dn are the changes in the refractive index of the lens material from temperature changes,

n - показатель преломления материала линз объектива,n is the refractive index of the lens material of the lens,

l1 - длина элемента крепления, с помощью которого оправа с объективом соединена со стержнями атермализованного узла;l 1 - the length of the mounting element, with which the frame with the lens is connected to the rods of the athermalized node;

l2 - длина элемента крепления, с помощью которого приемник соединен со стержнями атермализованного узла;l 2 is the length of the fastener with which the receiver is connected to the rods of the athermalized node;

l3 - длина стержней атермализованного узла;l 3 - the length of the rods athermalized node;

α0 - коэффициент линейного расширения материала элементов крепления;α 0 - coefficient of linear expansion of the material of the fastening elements;

α1 - коэффициент линейного расширения материала стержней атермализованного узла.α 1 - the coefficient of linear expansion of the material of the rods of the athermalized site.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к области оптического приборостроения и может быть использована в тепловизионных приборах, приемники которых чувствительны в инфракрасном (ИК)-диапазоне спектра.The proposed utility model relates to the field of optical instrumentation and can be used in thermal imaging devices, the receivers of which are sensitive in the infrared (IR) range of the spectrum.

В настоящее время большая часть существующих наблюдательных ИК- оптических приборов проектируется для работы в диапазонах 3-5 мкм и 8-12 мкм, соответствующих «окнам» прозрачности атмосферной влаги и самоизлучению от источника наблюдения. При этом, системы, работающие в области 8-12 мкм обладают тем преимуществом, что позволяют наблюдать собственное ИК-излучение всех объектов, температура которых отлична от 0°К, что позволяет им регистрировать сигналы от очень удаленных объектов.Currently, most of the existing observational infrared optical devices are designed to operate in the ranges of 3-5 microns and 8-12 microns, corresponding to the "windows" of transparency of atmospheric moisture and self-radiation from the observation source. At the same time, systems operating in the region of 8–12 μm have the advantage that they can observe their own infrared radiation from all objects whose temperature is different from 0 ° K, which allows them to register signals from very distant objects.

До недавнего времени основным недостатком систем, работающих в дальнем ИК-диапазоне, было несовершенство приемников, требующих применения специальных мер защиты от паразитной засветки, главным образом, глубокого охлаждения окружающих механических деталей. При этом оптическая система объектива должна была иметь выходной зрачок, вынесенный в пространство изображений для совмещения его с входным окном криостата [1]. Однако, с появлением болометрических приемников [2], необходимость в этих мерах отпала, и, следовательно, появилась возможность значительно упростить конструкцию как всего прибора, так и объектива.Until recently, the main drawback of systems operating in the far infrared range was the imperfection of receivers requiring special protection against spurious illumination, mainly deep cooling of surrounding mechanical parts. In this case, the optical system of the lens should have an exit pupil placed in the image space to combine it with the input window of the cryostat [1]. However, with the advent of bolometric detectors [2], the need for these measures disappeared, and, therefore, it became possible to significantly simplify the design of both the entire device and the lens.

В связи с ограниченностью количества оптических материалов, прозрачных в области 8-12 мкм, линзы ИК-объективов обычно Due to the limited number of optical materials that are transparent in the region of 8-12 microns, IR lenses are usually

изготавливаются из монокристаллического германия, который отличается большим показателем преломления (n≈4) и высокой стоимостью. Поэтому, при проектировании оптических систем из германия необходимо минимизировать в них число оптических деталей в целях снижения потерь на отражение от поверхностей и цены изделия. При этом, такие объективы должны обладать большой светосилой, поскольку они, как правило, служат для обнаружения далеких объектов.are made of single-crystal germanium, which is characterized by a large refractive index (n≈4) and high cost. Therefore, when designing optical systems from Germany, it is necessary to minimize the number of optical parts in them in order to reduce reflection losses from surfaces and product prices. At the same time, such lenses should have a large aperture, since they, as a rule, serve to detect distant objects.

Исходя из указанных соображений, многие современные оптические ИК системы имеют относительно простую конструкцию, включающую 2-3 линзы при значительной светосиле (диафрагменное число менее 1). При этом, для достижения удовлетворительного качества изображения используются асферические поверхности, в т.ч. высших порядков, что приводит к повышению стоимости таких систем [3, 4]. В объективах, по тем или иным причинам не имеющим асферических линз, в целях обеспечения требуемого уровня качества изображения обычно приходится идти на значительное снижение светосилы и углового поля, например [5]. В этой связи все актуальнее становиться задача создания устройства с объективом [6] для ИК системы, который обеспечивал бы требуемое качество изображения, светосилу и величину полевого угла без использования сложных асферических поверхностей и при умеренном числе оптических деталей.Based on these considerations, many modern optical IR systems have a relatively simple design, including 2-3 lenses with significant aperture ratio (aperture value less than 1). At the same time, to achieve a satisfactory image quality, aspherical surfaces are used, including higher orders, which leads to an increase in the cost of such systems [3, 4]. In lenses, for one reason or another lacking aspherical lenses, in order to ensure the required level of image quality, it is usually necessary to significantly reduce the aperture ratio and the angular field, for example [5]. In this regard, the task of creating a device with a lens [6] for an IR system, which would provide the required image quality, aperture ratio and field angle without the use of complex aspherical surfaces and with a moderate number of optical parts, is becoming increasingly relevant.

Другой важной проблемой создания ИК объективов с использованием германия является значительное изменение его показателя преломления от температуры. Это вызывает дефокусировку dS', равнуюAnother important problem of creating IR lenses using germanium is a significant change in its refractive index from temperature. This causes a defocusing dS 'equal to

dS'=f'·dn/(n-1),dS '= f' dn / (n-1),

где f' - фокусное расстояние объектива; dn - изменение показателя преломления n при изменении температуры на ΔT.where f 'is the focal length of the lens; dn is the change in the refractive index n with a change in temperature by ΔT.

Например, для германия n=4, dn=0,025 при изменении температуры от Т=20°С до Т=-40°С и при f'=40 мм dS'=0,33 мм.For example, for germanium n = 4, dn = 0.025 with a change in temperature from T = 20 ° C to T = -40 ° C and with f '= 40 mm, dS' = 0.33 mm.

Такая дефокусировка приводит к полной потере качества изображения и для ее компенсации необходимы специальные устройства температурной компенсации.Such defocusing leads to a complete loss of image quality and special temperature compensation devices are needed to compensate for it.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является устройство температурной компенсации для оптического прибора [7], содержащее корпус, в котором подвижно установлена оправа с объективом, включающим два мениска, атермализованный узел, одним концом закрепленный на корпусе, а другим - на оправе.Closest to the claimed technical solution is a temperature compensation device for an optical device [7], comprising a housing in which the frame is movably mounted with a lens including two menisci, an athermalized unit, one end mounted on the body, and the other on the frame.

Атермализованный узел выполнен в виде стержней и обеспечивает перемещение оправы относительно корпуса при изменении температуры.The thermalized unit is made in the form of rods and ensures the movement of the frame relative to the body when the temperature changes.

На атермализованном узле и корпусе или оправе выполнены ответные части, соответственно упруго сопрягающиеся друг с другом, что позволяет устранить зазоры между соединяемыми частями.On the athermalized assembly and the housing or frame, counterparts are made, respectively elastically mating with each other, which allows to eliminate the gaps between the connected parts.

К недостаткам известного устройства можно отнести его ограниченные возможности, так как термостатированным выполнен только объектив (оптический прибор), это обозначает, что положение плоскости изображения стабильно относительно корпуса объектива и при этом данная конструкция предназначена только для конкретного приемника, плоскость изображения которого совмещена с плоскостью установки.The disadvantages of the known device include its limited capabilities, since only a lens (optical device) is made thermostatically controlled, this means that the position of the image plane is stable relative to the lens body and this design is intended only for a specific receiver, the image plane of which is aligned with the installation plane .

Основной задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения его работоспособности для приемников различной конфигурации, а также увеличение относительного отверстия до 1:1 и больше, расширение углового поля при сохранении высокого качества изображения.The main task, which the proposed utility model is aimed at, is to expand the functionality of the device by ensuring its operability for receivers of various configurations, as well as increasing the relative aperture to 1: 1 or more, expanding the angular field while maintaining high image quality.

Для решения поставленной задачи предложено устройство для формирования и температурной компенсации изображения в инфракрасной области спектра, которое, как и прототип, содержит корпус, в котором подвижно установлена оправа с объективом, включающим два мениска, атермализованный узел, закрепленный на To solve this problem, a device for the formation and temperature compensation of the image in the infrared region of the spectrum is proposed, which, like the prototype, contains a housing in which a frame with a lens, including two menisci, an athermalized unit mounted on

корпусе, и одним из концов - на оправе с объективом, и выполненный в виде стержней из материала с малым коэффициентом расширения (α1).case, and one of the ends - on a frame with a lens, and made in the form of rods of material with a low coefficient of expansion (α 1 ).

В отличие от прототипа объектив дополнен третьим мениском, первый из которых выполнен отрицательным, обращенным вогнутой поверхностью к объекту, второй и третий - с положительными оптическими силами, обращенными выпуклыми поверхностями к объекту, третий мениск установлен на расстоянии d от второго, при этом выполняются следующие соотношения:In contrast to the prototype, the lens is supplemented by a third meniscus, the first of which is made with a negative facing concave surface to the object, the second and third with positive optical forces facing convex surfaces to the object, the third meniscus is set at a distance d from the second, with the following relations :

-0,2<φI/φэкв<-0,15-0.2 <φ I / φ equiv <-0.15

0,6<φII/φэкв<0,70.6 <φ II / φ equiv <0.7

0,9<φIII/φэкв<1,10.9 <φ III / φ equiv <1.1

0,4<φI,II/φэкв<0,60.4 <φ I, II / φ equiv <0.6

0,8≤dφэкв≤0,9,0.8≤dφ equiv ≤0.9,

где φI, φII, φIII, - оптические силы I, II, III менисков,where φ I , φ II , φ III , are the optical forces of menisci I, II, III,

φI,II - оптическая сила компонента, состоящего из I и II менисков,φ I, II - the optical power of the component consisting of I and II menisci,

φэкв. - оптическая сила объектива.φ eq . - optical power of the lens.

Кроме того, устройство дополнено приемником, при этом оправа с объективом и приемник соединены с концами стержней атермализованного узла с помощью элементов крепления, длины которых l1 и l2 выбирается из условия:In addition, the device is supplemented by a receiver, while the frame with the lens and the receiver are connected to the ends of the rods of the athermalized node using fasteners whose lengths l 1 and l 2 are selected from the condition:

-dn/[φэкв(n-1)α0]=l1+l2+d-l3α1,-dn / [φ equiv (n-1) α 0 ] = l 1 + l 2 + dl 3 α 1 ,

где dn - изменение показателя преломления материала линз объектива от изменения температуры,where dn is the change in the refractive index of the lens material from temperature changes,

n - показатель преломления материала линз объектива,n is the refractive index of the lens material of the lens,

l1 - длина элемента крепления, с помощью которого оправа с объективом соединена со стержнями атермализованного узла;l 1 - the length of the mounting element, with which the frame with the lens is connected to the rods of the athermalized node;

l2 - длина элемента крепления, с помощью которого приемник соединен со стержнями атермализованного узла;l 2 is the length of the fastener with which the receiver is connected to the rods of the athermalized node;

l3 - длина стержней атермализованного узла;l 3 - the length of the rods athermalized node;

α0 - коэффициент линейного расширения материала элементов крепления;α 0 - coefficient of linear expansion of the material of the fastening elements;

α1 - коэффициент линейного расширения материала стержней атермализованного узла.α 1 - the coefficient of linear expansion of the material of the rods of the athermalized site.

Сущность предлагаемой полезной модели заключается в том, что, благодаря предлагаемой схеме выполнения объектива, первый, второй и третий мениски действуют как единый коррекционно-силовой элемент, одновременно позволяющий расширить угловое поле по меньшей мере в 1,4 раза и скомпенсировать аберрации высших порядков широких пучков при повышении относительного отверстия до 1:1.The essence of the proposed utility model lies in the fact that, thanks to the proposed design of the lens, the first, second and third menisci act as a single force-correction element, which simultaneously allows expanding the angular field by at least 1.4 times and compensating for higher order aberrations of wide beams while increasing the relative aperture to 1: 1.

При этом, первый мениск объектива, являясь отрицательным, ориентирован вогнутой поверхностью к предмету, благодаря чему компенсируется несимметричность внеосевых пучков относительно главных лучей при одновременном увеличении углового поля.At the same time, the first meniscus of the lens, being negative, is oriented with a concave surface toward the object, which compensates for the asymmetry of off-axis beams relative to the main rays while increasing the angular field.

Другим достоинством предложенной схемы является то, что, несмотря на значительное увеличение выходной апертуры, величина заднего отрезка в ней составляет не менее 0,35f'Σ.Another advantage of the proposed scheme is that, despite a significant increase in the output aperture, the size of the posterior segment in it is at least 0.35f ' Σ .

Таким образом, предлагаемое устройство для формирования и температурной компенсации изображения в инфракрасной области спектра с объективом, работающим с относительным отверстием 1:1 и угловым полем 25°, и обеспечивающим высокое качество изображения, и атермализованным узлом, обеспечивает полную компенсацию дефокусировки в диапазоне температур -15° ÷ +50°.Thus, the proposed device for the formation and temperature compensation of the image in the infrared region of the spectrum with a lens working with a relative aperture of 1: 1 and an angular field of 25 °, providing high image quality, and an athermalized node, provides full compensation for defocusing in the temperature range of -15 ° ÷ + 50 °.

Сущность заявленной полезной модели поясняется чертежом, где на фиг.1 представлен общий вид устройства для формирования и температурной компенсации изображения в инфракрасной области спектра; на фиг.2 - оптическая схема объектива и Приложением, где приведены конструктивные параметры и оптические характеристики конкретного образца.The essence of the claimed utility model is illustrated in the drawing, where Fig. 1 shows a general view of a device for forming and temperature compensation of an image in the infrared region of the spectrum; figure 2 is an optical diagram of the lens and the Appendix, which shows the design parameters and optical characteristics of a particular sample.

Предлагаемое устройство для формирования и температурной компенсации изображения в инфракрасной области спектра содержит корпус 1, в котором подвижно установлена оправа 2 с объективом 3, атермализованный узел 4, закрепленный на корпусе 1, и одним из концов - на оправе 2 с объективом 3.The proposed device for the formation and temperature compensation of the image in the infrared region of the spectrum comprises a housing 1, in which a frame 2 with a lens 3 is movably mounted, an athermalized assembly 4 mounted on the housing 1, and one end on a frame 2 with a lens 3.

Атермализованный узел 4 выполнен в виде стержней из материала с малым коэффициентом расширения (α1).The thermalized unit 4 is made in the form of rods of material with a small coefficient of expansion (α 1 ).

Объектив 3 состоит из трех менисков 5, 6 и 7, первый из которых мениск 6 выполнен отрицательным, обращенным вогнутой поверхностью к объекту, второй мениск 6 и третий мениск 7 - с положительными оптическими силами, обращенными выпуклыми поверхностями к объекту, третий мениск 7 установлен на расстоянии d от второго мениска 6, при этом выполняются следующие соотношения:Lens 3 consists of three menisci 5, 6 and 7, the first of which meniscus 6 is made with a negative facing concave surface to the object, the second meniscus 6 and the third meniscus 7 with positive optical forces facing convex surfaces to the object, the third meniscus 7 is set to the distance d from the second meniscus 6, while the following relationships are true:

-0,2<φI/φэкв<-0,15-0.2 <φ I / φ equiv <-0.15

0,6<φII/φэкв<0,70.6 <φ II / φ equiv <0.7

0,9<φIII/φэкв<1,10.9 <φ III / φ equiv <1.1

0,4<φ1,II/φэкв<0,60.4 <φ 1, II / φ equiv <0.6

0,8≤dφэкв≤0,9,0.8≤dφ equiv ≤0.9,

где φI, φII, φIII, - оптические силы I, II, III менисков,where φ I , φ II , φ III , are the optical forces of menisci I, II, III,

φ1,II - оптическая сила компонента, состоящего из I и II менисков,φ 1, II - the optical power of the component, consisting of I and II menisci,

φэкв. - оптическая сила объектива.φ eq. - optical power of the lens.

Устройство дополнено приемником 8, при этом оправа 2 с объективом 3 и приемник 8 соединены с концами стержней атермализованного узла 4 с помощью элементов крепления 9 и 10, длины которых l1 и l2 выбирается из условия:The device is supplemented by a receiver 8, while the frame 2 with the lens 3 and the receiver 8 are connected to the ends of the rods of the athermalized node 4 using fasteners 9 and 10, the lengths of which l 1 and l 2 are selected from the condition:

-dn/[φэкв(n-1)α0]=l1+l2+d-l3α1,-dn / [φ equiv (n-1) α 0 ] = l 1 + l 2 + dl 3 α 1 ,

где dn - изменение показателя преломления материала линз объектива от изменения температуры,where dn is the change in the refractive index of the lens material from temperature changes,

n - показатель преломления материала линз объектива,n is the refractive index of the lens material of the lens,

l1 - длина элемента крепления 9, с помощью которого оправа 2 с объективом 3 соединена со стержнями атермализованного узла 4;l 1 - the length of the mounting element 9, through which the frame 2 with the lens 3 is connected to the rods of the athermalized node 4;

l2 - длина элемента крепления 10, с помощью которого приемник 8 соединен со стержнями атермализованного узла 4;l 2 - the length of the mounting element 10, with which the receiver 8 is connected to the rods of the athermalized node 4;

l3 - длина стержней атермализованного узла 4;l 3 - the length of the rods athermalized node 4;

α0 - коэффициент линейного расширения материала элементов крепления 9 и 10;α 0 - coefficient of linear expansion of the material of the fastening elements 9 and 10;

α1 - коэффициент линейного расширения материала стержней атермализованного узла 4.α 1 - coefficient of linear expansion of the material of the rods of the athermalized node 4.

Предлагаемое устройство для формирования и температурной компенсации изображения в инфракрасной области спектра работает следующим образом.The proposed device for forming and temperature compensation of the image in the infrared spectrum works as follows.

Мениски 5 и 6 положительной оптической силы, формируют изображение в промежуточной плоскости, расположенной за фокальной плоскостью объектива 3, свободное от аберраций низших порядков для осевой точки. Мениск 7 положительной оптической силы перепроектирует промежуточное изображение в фокальную плоскость объектива и минимизирует кому внеосевых точек и дополнительно оказывает корректирующее воздействие в области высших порядков сферической аберрации, а также кривизны изображения.Menisci 5 and 6 of positive optical power form an image in the intermediate plane located behind the focal plane of the lens 3, free from lower order aberrations for the axial point. The meniscus 7 of positive optical power re-projects the intermediate image into the focal plane of the lens and minimizes off-axis points to the coma and additionally has a corrective effect in the region of higher orders of spherical aberration, as well as image curvature.

При изменении температуры, например, на ΔT, фокальная плоскость смещается на - dS'. Оправа 2 с объективом 3 смещаются вправо к фокальной плоскости на величину Δl1, определяемой длиной элемента крепления 9 - l1:When the temperature changes, for example, by ΔT, the focal plane shifts by - dS '. The frame 2 with the lens 3 is shifted to the right to the focal plane by the value Δl 1 , determined by the length of the mount 9 - l 1 :

Δl1=l1·α0ΔT,Δl 1 = l 1 · α 0 ΔT,

при этом стержни атермализованного узла 4 практически не меняются по длине, т.к. они выполнены из материала с линейным коэффициентом расширения α1≪α0.while the rods of the athermalized node 4 practically do not change in length, because they are made of material with a linear coefficient of expansion α 1 ≪ α 0 .

С другой стороны приемник 8 смещается влево в сторону к объективу 3 на величину Δl2, определяемой длиной элемента крепления 10 приемника 8:On the other hand, the receiver 8 is shifted to the left towards the lens 3 by the value Δl 2 , determined by the length of the mounting element 10 of the receiver 8:

Δl2=l2·α0ΔT.Δl 2 = l 2 · α 0 ΔT.

Таким образом элементы крепления 9 и 10 обеспечивают часть компенсации дефокусировки dS', равную Δl1+Δl2.Thus, the fastening elements 9 and 10 provide a part of the defocus compensation dS ′ equal to Δl 1 + Δl 2 .

Выбранный промежуток d между менисками 6 и 7 помимо коррекции полевых аберраций астигматизма и комы, обеспечивает дополнительное смещение фокальной плоскости наThe selected gap d between menisci 6 and 7, in addition to correcting field aberrations of astigmatism and coma, provides an additional shift of the focal plane by

Δd=d·α0ΔT,Δd = d · α 0 ΔT,

Таким образом, благодаря тому, что при изменении температуры на +ΔT, фокальная плоскость смещается на - dS', предлагаемое устройство для формирования и температурной компенсации изображения в инфракрасной области спектра позволяет скомпенсировать дефокусировку и обеспечить хорошее качество изображения при широких перепадах температур.Thus, due to the fact that when the temperature changes by + ΔT, the focal plane shifts by - dS ', the proposed device for the formation and temperature compensation of the image in the infrared region of the spectrum compensates for defocusing and ensures good image quality at wide temperature differences.

В Приложении 1 приведен объектив со следующими параметрами:Appendix 1 shows a lens with the following parameters:

φI=-0,18φ I = -0.18

φII=0,65φ II = 0.65

φIII=0,94φ III = 0.94

φI,II=0,53φ I, II = 0.53

экв=0,85equiv = 0.85

Объектив обеспечивает угловое поле 25° относительное отверстие 1:1.07, f'экв=42,8 мм.The lens provides an angular field of 25 ° relative aperture 1: 1.07, f ' eq = 42.8 mm

Качество изображения: на частоте 10 лин/мм, контраст не менее 0,6 по всему полю изображения.Image quality: at a frequency of 10 lines / mm, a contrast of at least 0.6 across the entire image field.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES

1. Орлов В.А., Петров В.И. Приборы наблюдения ночью и при ограниченной видимости. М. Военное изд., 1989.1. Orlov V.A., Petrov V.I. Surveillance devices at night and with limited visibility. M. Military ed., 1989.

2. Маляров В.Г. Неохлаждаемые тепловые инфракрасные матрицы. Оптический журнал. 2002. Т 69. №10. С.60-72.2. Malyarov V.G. Uncooled thermal infrared matrices. Optical Magazine. 2002. T 69. No. 10. S.60-72.

3. США, патент №6292293, МПК: G 02 B 1/00 от 18.09.20013. United States Patent No. 6292293, IPC: G 02 B 1/00 of 09/18/2001

4. США, патент №6236501, МПК: G 02 B 1/00 от 22.05.20024. United States Patent No. 6236501, IPC: G 02 B 1/00 of 05.22.2002

5. Российская Федерация, патент №2187135, МПК: G 02 B 13/34 от 10.08.20025. Russian Federation, patent No. 2187135, IPC: G 02 B 13/34 from 08/10/2002

6. Российская Федерация, патент №2183340, МПК: G 02 B 13/34 от 10.06.20026. Russian Federation, patent No. 2183340, IPC: G 02 B 13/34 from 06/10/2002

7. США, патент №6631040, МПК: G 02 B 7/02 от 08.05.2002 - прототип.7. USA, patent No. 6631040, IPC: G 02 B 7/02 of 05/08/2002 - prototype.

Claims (1)

Устройство для формирования и температурной компенсации изображения в инфракрасной области спектра, содержащее корпус, в котором подвижно установлена оправа с объективом, включающим два мениска, атермализованный узел, закрепленный на корпусе, и одним из концов - на оправе с объективом, и выполненный в виде стержней из материала с малым коэффициентом расширения, отличающееся тем, что объектив дополнен третьим мениском, первый из которых выполнен отрицательным, обращенным вогнутой поверхностью к объекту, второй и третий - с положительными оптическими силами, обращенными выпуклыми поверхностями к объекту, третий мениск установлен на расстоянии d от второго, при этом выполняются следующие соотношения:A device for forming and temperature compensating an image in the infrared region of the spectrum, comprising a housing in which a frame with a lens is mounted movably with two menisci, an athermalized assembly mounted on the housing, and one end on a frame with a lens, and made in the form of rods of material with a low coefficient of expansion, characterized in that the lens is supplemented by a third meniscus, the first of which is made negative, facing a concave surface to the object, the second and third with positive optical forces facing convex surfaces to the object, the third meniscus is set at a distance d from the second, while the following relationships are true: -0,2<φI/φэкв<-0,15-0.2 <φ I / φ equiv <-0.15 0,6<φII/φэкв<0,70.6 <φ II / φ equiv <0.7 0,9<φIII/φэкв<1,10.9 <φ III / φ equiv <1.1 0,4<φI,II/φэкв<0,60.4 <φ I, II / φ equiv <0.6 0,8≤dφэкв≤0,9,0.8≤dφ equiv ≤0.9, где φI, φII, φIII, - оптические силы I, II, III менисков;where φ I , φ II , φ III , are the optical forces of menisci I, II, III; φI,II - оптическая сила компонента, состоящего из I и II менисков;φ I, II - the optical power of the component consisting of I and II menisci; φэкв - оптическая сила объектива, кроме того, устройство дополнено приемником, при этом оправа с объективом и приемник соединены с концами стержней атермализованного узла с помощью элементов крепления, длины которых l1 и l2 выбирается из условия:φ equiv - the optical power of the lens, in addition, the device is supplemented by a receiver, while the frame with the lens and the receiver are connected to the ends of the rods of the athermalized node using fasteners whose lengths l 1 and l 2 are selected from the condition: -dn/[φэкв(n-1)α0]=l1+l2+d-l3α1,-dn / [φ equiv (n-1) α 0 ] = l 1 + l 2 + dl 3 α 1 , где dn - изменения показателя преломления материала линз объектива от изменения температуры;where dn - changes in the refractive index of the lens material from temperature changes; n - показатель преломления материала линз объектива;n is the refractive index of the lens material of the lens; l1 - длина элемента крепления, с помощью которого оправа с объективом соединена со стержнями атермализованного узла;l 1 - the length of the mounting element, with which the frame with the lens is connected to the rods of the athermalized node; l2 - длина элемента крепления, с помощью которого приемник соединен со стержнями атермализованного узла;l 2 is the length of the fastener with which the receiver is connected to the rods of the athermalized node; l3 - длина стержней атермализованного узла;l 3 - the length of the rods athermalized node; α0 - коэффициент линейного расширения материала элементов крепления;α 0 - coefficient of linear expansion of the material of the fastening elements; α1 - коэффициент линейного расширения материала стержней атермализованного узла.
Figure 00000001
α 1 - the coefficient of linear expansion of the material of the rods of the athermalized site.
Figure 00000001
RU2005132317/22U 2005-10-19 2005-10-19 DEVICE FOR FORMING AND TEMPERATURE COMPENSATION OF THE IMAGE IN THE INFRARED SPECTRUM RU52488U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005132317/22U RU52488U1 (en) 2005-10-19 2005-10-19 DEVICE FOR FORMING AND TEMPERATURE COMPENSATION OF THE IMAGE IN THE INFRARED SPECTRUM

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005132317/22U RU52488U1 (en) 2005-10-19 2005-10-19 DEVICE FOR FORMING AND TEMPERATURE COMPENSATION OF THE IMAGE IN THE INFRARED SPECTRUM

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU52488U1 true RU52488U1 (en) 2006-03-27

Family

ID=36389872

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005132317/22U RU52488U1 (en) 2005-10-19 2005-10-19 DEVICE FOR FORMING AND TEMPERATURE COMPENSATION OF THE IMAGE IN THE INFRARED SPECTRUM

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU52488U1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2449327C1 (en) * 2010-12-20 2012-04-27 Открытое акционерное общество "ЛОМО" High-aperture lens for infrared region
RU168442U1 (en) * 2016-10-27 2017-02-02 Акционерное общество "ЛОМО" THERMAL VISION SIGHT
  • 2005

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2449327C1 (en) * 2010-12-20 2012-04-27 Открытое акционерное общество "ЛОМО" High-aperture lens for infrared region
RU168442U1 (en) * 2016-10-27 2017-02-02 Акционерное общество "ЛОМО" THERMAL VISION SIGHT

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105372796B (en) In refrigeration-type Shared aperture/long two grades of varifocal optical systems of infrared double-waveband double-view field
EP3669226B1 (en) Two-color very wide field of view refractive eyepiece-type optical form
EP0080566A1 (en) Compact, high cold shield efficiency optical system
NO316945B1 (en) Fixed catadioptric lens
US20070195403A1 (en) Method and system for simultaneously imaging in the near infrared and short wave infrared spectrums
CN109541788B (en) Uncooled continuous zooming optical passive athermalization lens
CN104535193A (en) Infrared focal plane detector component
CN105324701B (en) Compact achromatism and passive only optics athermal telephoto lens
US5933272A (en) Dual field of view afocal
RU52488U1 (en) DEVICE FOR FORMING AND TEMPERATURE COMPENSATION OF THE IMAGE IN THE INFRARED SPECTRUM
CA2466788C (en) Optical apparatus
Reshidko et al. Optical design study and prototyping of a dual-field zoom lens imaging in the 1-5 micron infrared waveband
KR101127907B1 (en) An asymmetric wide angle infrared optical system in which anamorphic lenses are applied and a thermal observation device having the optical system
RU2621366C1 (en) Compact lens of mid-infrared range
CN104133285A (en) Passive athermalization lianr
Chrisp et al. Optical design of the camera for Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS)
Bates et al. Direct optimization of LWIR systems for maximized detection range and minimized size and weight
Du Dang et al. Design method for high magnification mid-wave infrared continuous zoom lens
Lilley et al. Multifield of view see-spot optics
GB2420632A (en) Wide angle infrared optical system with five lenses
CN219758574U (en) Image shift compensation optical system and aerial remote sensing system
Ming et al. Optical system design of four-channel dual-band infrared panoramic imaging
RU2722974C1 (en) Optical system for forming an infrared image
Raju et al. High performance cooled LWIR imager optics for optronics mast systems
Gentyala et al. Compact four element triple field-of-view MWIR optical module

Legal Events

Date Code Title Description
ND1K Extending utility model patent duration

Extension date: 20181019