RU2348953C1 - Infrared rapid three-lens objective - Google Patents

Infrared rapid three-lens objective Download PDF

Info

Publication number
RU2348953C1
RU2348953C1 RU2007138194/28A RU2007138194A RU2348953C1 RU 2348953 C1 RU2348953 C1 RU 2348953C1 RU 2007138194/28 A RU2007138194/28 A RU 2007138194/28A RU 2007138194 A RU2007138194 A RU 2007138194A RU 2348953 C1 RU2348953 C1 RU 2348953C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
lens
meniscus
meniscuses
menisci
along
Prior art date
Application number
RU2007138194/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Тать на Николаевна Хацевич (RU)
Татьяна Николаевна Хацевич
Петр Васильевич Журавлев (RU)
Петр Васильевич Журавлев
Original Assignee
Институт физики полупроводников СО РАН
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 Институт физики полупроводников СО РАН filed Critical Институт физики полупроводников СО РАН
Priority to RU2007138194/28A priority Critical patent/RU2348953C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2348953C1 publication Critical patent/RU2348953C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Lenses (AREA)

Abstract

FIELD: physics, optics.
SUBSTANCE: invention concerns objectives of non-scanning thermal imaging devices with non-cooled matrix receivers. The objective contains the first plus, second subzero and the third plus meniscuses. The first and third meniscuses are converted by an incurvation to a plane of images, second - to space of subjects. All refracting surfaces are executed by the spherical. The length from the first refracting surface to the plane of images does not exceed 1.8 focal distances of an objective. An exponent of a refractive of a material of the first and third meniscuses for the basic wave length of a working spectroscopic range not less than 4.0, and the second meniscus - no more than 2.5. The inventions of the relation specified in the formula between optical forces of meniscuses and an objective as a whole, curvature radiuses, thickness of the second meniscus, and distance between the first and second meniscuses are carried out.
EFFECT: improvement of quality of the image within all angular field at angular aperture maintenance, pinch of concentration of energy in a stain corresponding to the sizes of pixels of matrix thermal imaging receivers for long-range infrared spectrum field.
3 dwg

Description

Изобретение относится к области оптического приборостроения, а именно к объективам несканирующих тепловизионных приборов «смотрящего» типа, использующих для регистрации теплового изображения неохлаждаемые матричные приемники излучения, например микроболометры.The invention relates to the field of optical instrumentation, and in particular to lenses of “looking” type non-scanning thermal imaging devices that use uncooled matrix radiation detectors, for example microbolometers, for recording thermal images.

Известны инфракрасные светосильные объективы, работающие в дальней инфракрасной области 8-12 мкм, имеющие относительное отверстие 1:1,5 и выше, содержащие две, три и более линзы [Тарасов В.В., Якушенков Ю.Г. Инфракрасные системы «смотрящего» типа. - М.: Логос, 2004. -444 с.]. Качество изображения объективов указывается для пространственной частоты 10 мм-1: коэффициент передачи контраста составляет 0,68÷0,76 в центре поля и 0,54÷0,60 - на краю поля. Недостатком таких объективов является нетехнологичная конструкция, т.к. при относительном отверстии 1: 1 и более, например 1:0,7, объективы содержат асферические поверхности. Информация о качестве изображения объективов на более высоких частотах не приводится.Known infrared fast lenses operating in the far infrared region of 8-12 microns, having a relative aperture of 1: 1.5 and above, containing two, three or more lenses [Tarasov V.V., Yakushenkov Yu.G. "Looking" type infrared systems. - M .: Logos, 2004. -444 p.]. The image quality of the lenses is indicated for a spatial frequency of 10 mm -1 : the contrast transfer coefficient is 0.68 ÷ 0.76 at the center of the field and 0.54 ÷ 0.60 at the edge of the field. The disadvantage of such lenses is their low-tech design, as with a relative aperture of 1: 1 or more, for example 1: 0.7, the lenses contain aspherical surfaces. Information on the image quality of lenses at higher frequencies is not given.

Так как современные матричные приемники дальнего инфракрасного диапазона спектра (8-14 мкм) имеют размер пикселя 0,025-0,035 мм, то для создания оптимального тепловизионного прибора необходимы объективы, обеспечивающие качество изображения, согласованное с размером пикселя приемника излучения, т.е. объектив должен обеспечивать высокое значение функции концентрации энергии в пятне, размер которого соответствует размеру пикселя.Since modern matrix receivers of the far infrared range of the spectrum (8-14 μm) have a pixel size of 0.025-0.035 mm, lenses that provide image quality consistent with the pixel size of the radiation receiver are needed to create the optimal thermal imaging device. the lens should provide a high value of the function of energy concentration in the spot, the size of which corresponds to the size of the pixel.

Наиболее близким по технической сущности, принятым за прототип, является инфракрасный светосильный трехлинзовый объектив [Патент США №3363962, вариант, представленный на фиг.1 и в п.1 формулы этого патента]. Указанный объектив содержит последовательно расположенные по ходу лучей первый положительный мениск, второй мениск и третий положительный мениск, при этом первый и третий мениски обращены вогнутостью к плоскости изображений, второй - к пространству предметов, все преломляющие поверхности выполнены сферическими. Длина вдоль оптической оси от первой поверхности объектива до плоскости изображений составляет 1,7 фокусного расстояния объектива. Показатель преломления для основной длины волны (10 мкм) рабочего спектрального диапазона материала первого и третьего положительных менисков не менее 4,0, а второй - не более 2,5.The closest in technical essence, taken as a prototype, is an infrared fast three-lens lens [US Patent No. 3363962, a variant presented in figure 1 and claim 1 of the formula of this patent]. The specified lens contains sequentially located along the rays of the first positive meniscus, the second meniscus and the third positive meniscus, with the first and third menisci facing concave to the image plane, the second to the space of objects, all refracting surfaces are made spherical. The length along the optical axis from the first surface of the lens to the image plane is 1.7 of the focal length of the lens. The refractive index for the main wavelength (10 μm) of the working spectral range of the material of the first and third positive menisci is not less than 4.0, and the second not more than 2.5.

Основным недостатком прототипа является низкое качество изображения, неприемлемое для работы совместно с современными матричными тепловизионными приемниками излучения, рабочий спектральный диапазон чувствительности которых соответствует дальней инфракрасной области спектра.The main disadvantage of the prototype is the low image quality, which is unacceptable for working with modern matrix thermal imaging radiation detectors, the working spectral sensitivity range of which corresponds to the far infrared region of the spectrum.

В инфракрасном светосильном трехлинзовом объективе [Патент США №3363962] конструктивные параметры объектива приведены для нормированного фокусного расстояния, равного 1. Отношения оптических сил компонентов к оптической силе всего объектива составляют: 0,71; 0,02; 0,98. Расстояние d2 вдоль оптической оси между первым и вторым менисками составляет 0,43 от фокусного расстояния всего объектива. Отношение радиуса кривизны r3 третьей по ходу лучей преломляющей поверхности (первая поверхность второго мениска) к радиусу кривизны r4 четвертой преломляющей поверхности (вторая поверхность второго мениска) r3/r4 равно 0,93. Отношение (r3-r4)/d3 равно 0,413 (здесь d3 - толщина по оптической оси второго мениска). Объектив имеет относительное отверстие до 1:0,75, угловое поле 12°, фокусное расстояние 76 мм. Отношения радиусов кривизны преломляющих поверхностей к радиусу кривизны последней поверхности равны: 2,11; 3,23; -1,55; -1,67; 0,92; 1. Расчет этого объектива при фокусном расстоянии 76 мм показывает, что концентрация энергии в 70% достигается только в пятне радиусом 0,045 мм, что неприемлемо для работы совместно с современными матричными тепловизионными приемниками излучения.In an infrared fast three-lens lens [US Patent No. 3363962], the design parameters of the lens are shown for a normalized focal length of 1. The ratios of the optical powers of the components to the optical power of the entire lens are: 0.71; 0.02; 0.98. The distance d 2 along the optical axis between the first and second menisci is 0.43 from the focal length of the entire lens. The ratio of the radius of curvature r 3 of the third refracting surface along the rays (first surface of the second meniscus) to the radius of curvature r 4 of the fourth refracting surface (second surface of the second meniscus) r 3 / r 4 is 0.93. The ratio (r 3 -r 4 ) / d 3 is 0.413 (here d 3 is the thickness along the optical axis of the second meniscus). The lens has a relative aperture up to 1: 0.75, an angular field of 12 °, and a focal length of 76 mm. The ratio of the radii of curvature of the refracting surfaces to the radius of curvature of the last surface are: 2.11; 3.23; -1.55; -1.67; 0.92; 1. The calculation of this lens at a focal length of 76 mm shows that an energy concentration of 70% is achieved only in a spot with a radius of 0.045 mm, which is unacceptable for working with modern matrix thermal imaging radiation detectors.

Предлагаемый инфракрасный светосильный трехлинзовый объектив решает задачу повышения качества изображения в пределах всего углового поля при сохранении относительного отверстия объектива, а именно: повышение функции концентрации энергии (ФКЭ) в пятне, соответствующем размерам пикселей современных матричных тепловизионных приемников излучения, рабочий спектальный диапазон чувствительности которых соответствует дальней инфракрасной области спектра.The proposed infrared fast three-lens lens solves the problem of improving image quality within the entire angular field while maintaining the relative aperture of the lens, namely: increasing the function of energy concentration (PCE) in the spot corresponding to the pixel sizes of modern matrix thermal imaging radiation detectors, the working spectral sensitivity range of which corresponds to the far infrared spectrum.

Для решения указанной задачи необходимо найти такое сочетание оптических сил, радиусов преломляющих поверхностей и расстояний между менисками, при котором одновременно удовлетворяется совокупность требований: корригируются первичные аберрации широких пучков лучей (сферическая, кома), полевые аберрации (астигматизм, кривизна изображения, дисторсия), хроматические аберрации до величин, обеспечивающих размер пятна рассеяния в плоскости приемника излучения, сопоставимый с размером дифракционного пятна и размера пикселя приемника излучения, при сохранении относительного отверстия объектива не хуже 1:0,75 и углового поля не менее 12°.To solve this problem, it is necessary to find such a combination of optical forces, radii of refracting surfaces, and distances between menisci that simultaneously satisfies the set of requirements: primary aberrations of wide beams of rays (spherical, coma), field aberrations (astigmatism, image curvature, distortion), chromatic are corrected aberrations to values that ensure the size of the scattering spot in the plane of the radiation receiver, comparable with the size of the diffraction spot and the pixel size of the radiation receiver If the relative aperture of the lens is not worse than 1: 0.75 and the angular field is at least 12 °.

Предложен инфракрасный светосильный трехлинзовый объектив, содержащий последовательно расположенные по ходу лучей первый положительный мениск, второй мениск и третий положительный мениск. Первый и третий мениски обращены вогнутостью к плоскости изображений, второй - к пространству предметов. Все преломляющие поверхности выполнены сферическими. Длина по оптической оси от первой преломляющей поверхности до плоскости изображений не превышает 1,8 фокусного расстояния объектива. Показатель преломления материала первого и третьего положительных менисков для основной длины волны рабочего спектрального диапазона не менее 4,0, а второго мениска - не более 2,5. Второй мениск выполнен отрицательным. В объективе имеют место следующие соотношения:An infrared fast three-lens lens is proposed that contains the first positive meniscus, the second meniscus and the third positive meniscus sequentially located along the rays. The first and third menisci are turned concave to the plane of the images, the second to the space of objects. All refracting surfaces are made spherical. The length along the optical axis from the first refracting surface to the image plane does not exceed 1.8 of the focal length of the lens. The refractive index of the material of the first and third positive menisci for the main wavelength of the working spectral range is not less than 4.0, and the second meniscus is not more than 2.5. The second meniscus is negative. The following relationships occur in the lens:

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

где Ф1, Ф2, Ф3, Ф - оптические силы соответственно первого, второго, третьего менисков и объектива в целом;where f 1 , f 2 , f 3 , f - optical power, respectively, of the first, second, third menisci and the lens as a whole;

r3, r4 - радиусы кривизны третьей и четвертой по ходу лучей преломляющих поверхностей;r 3 , r 4 are the radii of curvature of the third and fourth along the rays of the refracting surfaces;

d3 - толщина по оптической оси второго мениска;d 3 - thickness along the optical axis of the second meniscus;

d2 - расстояние вдоль оптической оси между первым и вторым менисками;d 2 is the distance along the optical axis between the first and second menisci;

f' - фокусное расстояние объектива.f 'is the focal length of the lens.

Предлагаемый инфракрасный светосильный трехлинзовый объектив позволяет повысить качество изображения в пределах всего углового поля при сохранении относительного отверстия объектива: повысить значения ФКЭ в пятне, соответствующем размерам пикселей современных матричных тепловизионных приемников излучения, рабочий спектальный диапазон чувствительности которых соответствует дальней инфракрасной области спектра.The proposed infrared fast three-lens lens allows to improve image quality within the entire angular field while maintaining the relative aperture of the lens: to increase the PCE in the spot corresponding to the pixel sizes of modern matrix thermal imaging radiation detectors, the working spectral sensitivity range of which corresponds to the far infrared region of the spectrum.

Повышение качества изображения в инфракрасном светосильном трехлинзовом объективе достигается новой совокупностью отличительных признаков:Improving the image quality in the infrared fast three-lens lens is achieved by a new set of distinctive features:

- выполнением второго мениска с отрицательной оптической силой;- the implementation of the second meniscus with negative optical power;

- соблюдением в объективе соотношений (1).- observance of the relations (1) in the lens.

Выполнение в инфракрасном светосильном трехлинзовом объективе второго мениска с отрицательной оптической силой позволяет корригировать хроматизм положения, что является необходимым условием достижения высокого качества изображения.The execution of the second meniscus in the infrared fast three-lens lens with negative optical power allows you to correct the chromaticity of the position, which is a necessary condition for achieving high image quality.

Соблюдение указанных соотношений (1) позволяет осуществить распределение оптических сил менисков, форму менисков и их взаимное расположение таким образом, что при сохранении относительного отверстия объектива не хуже 1:0,75 и углового поля не менее 12° остаточные аберрации (сферическая, кома, астигматизм, кривизна изображения, дисторсия, хроматические) формируют размер пятна рассеяния в плоскости приемника, сопоставимый с величиной дифракционного кружка рассеяния, что позволяет эффективно использовать современные тепловизионные матричные неохлаждаемые приемники излучения.Observance of the indicated relations (1) allows the distribution of the meniscus optical forces, the shape of the menisci and their relative position in such a way that, while maintaining the relative aperture of the lens no worse than 1: 0.75 and the angular field at least 12 °, residual aberrations (spherical, coma, astigmatism , image curvature, distortion, chromatic) form the size of the scattering spot in the plane of the receiver, comparable with the size of the diffraction scattering circle, which allows the efficient use of modern thermal imaging arrays e uncooled radiation detectors.

Указанное решение, на наш взгляд, обладает новизной и изобретательским уровнем. Изобретение основано на впервые установленной заявителями зависимости между оптическими силами, формой, взаимным расположением линз в инфракрасном светосильном трехлинзовом объективе.The specified solution, in our opinion, has novelty and inventive step. The invention is based on the relationship between the optical forces, the shape, the relative position of the lenses in the infrared fast three-lens lens, which was first established by the applicants.

Авторам не известны инфракрасные светосильные трехлинзовые объективы, в которых были бы реализованы указанные признаки.The authors are not aware of infrared fast three-lens lenses in which these features would be implemented.

Предложенное изобретение иллюстрируется следующими графическими материалами:The proposed invention is illustrated by the following graphic materials:

Фиг.1 - Оптическая схема инфракрасного светосильного трехлинзового объектива;Figure 1 - Optical diagram of an infrared fast three-lens;

Фиг.2 - Частотно-контрастная характеристика (ЧКХ) инфракрасного светосильного трехлинзового объектива;Figure 2 - Frequency-contrast characteristic (TSC) of an infrared fast three-lens lens;

Фиг.3 - ФКЭ инфракрасного светосильного трехлинзового объектива.Figure 3 - FKE infrared fast three-lens.

На фиг.1 изображена предлагаемая оптическая схема инфракрасного светосильного трехлинзового объектива. Оптическая система содержит расположенные по ходу лучей 1, 2, 3 мениски. Положительный мениск 1 обращен вогнутостью к плоскости изображений. Отрицательный мениск 2 обращен вогнутостью к плоскости предметов. Положительный мениск 3 обращен вогнутостью к плоскости изображений. Мениски 1, 3 выполнены из германия (показатель преломления 4,003), мениск 2 - из селенида цинка (показатель преломления 2,406). Преломляющие поверхности всех менисков являются сферическими. В инфракрасном светосильном трехлинзовом объективе выполняются вышеприведенные соотношения (1).Figure 1 shows the proposed optical scheme of the infrared fast three-lens. The optical system contains menisci located along the rays 1, 2, 3. The positive meniscus 1 faces the concavity of the image plane. Negative meniscus 2 faces the concavity of the plane of objects. The positive meniscus 3 faces the concavity of the image plane. Menisci 1, 3 are made of germanium (refractive index 4.003), meniscus 2 - of zinc selenide (refractive index 2.406). The refracting surfaces of all menisci are spherical. In the infrared fast three-lens, the above relations (1) are satisfied.

На фиг.1 дополнительно показана плоскопараллельная пластинка 4, выполняющая роль защитного стекла тепловизионного приемника излучения.Figure 1 additionally shows a plane-parallel plate 4, acting as a protective glass thermal imaging radiation detector.

Инфракрасное излучение, идущее от каждой точки удаленного объекта, проходя последовательно мениски 1, 2, 3 объектива и защитное стекло 4, фокусируется в плоскости приемника излучения.Infrared radiation coming from each point of the distant object, passing sequentially menisci 1, 2, 3 of the lens and the protective glass 4, is focused in the plane of the radiation receiver.

В качестве конкретного примера исполнения в таблице 1 приведены конструктивные параметры оптической схемы инфракрасного светосильного трехлинзового объектива.As a specific example of execution, table 1 shows the design parameters of the optical scheme of the infrared fast three-lens lens.

Таблица 1Table 1 Конструктивные параметры инфракрасного светосильного трехлинзового объективаDesign parameters of an infrared fast three-lens lens 1one 1one 70,85070,850 5,0265,026 48,048.0 GeGe 22 120,671120,671 19,61519,615 46,446,4 22 33 -49,209-49,209 5,4575,457 35,535.5 ZnSeZnse 4four -61,991-61,991 18,99718,997 36,636.6 33 55 33,61433,614 3,9943,994 25,025.0 GeGe 66 58,93358,933 4,8154,815 23,123.1 4four 77 1one 15,015.0 GeGe 88 3,43.4 14,714.7

Позиция линз указана в соответствии с фиг.1; №пов. - номер преломляющей поверхности по ходу луча; R - радиус сферических преломляющих поверхностей; d - толщины линз и воздушных промежутков: О- световые диаметры. Первый и третий положительные мениски выполнены из германия (показатель преломления для основной длины волны равен 4,003), второй отрицательный мениск - из селенида цинка (показатель преломления 2,406 для основной длины волны). Преломляющие поверхности всех менисков являются сферическими.The position of the lenses is indicated in accordance with FIG. 1; No. - number of the refracting surface along the beam; R is the radius of the spherical refracting surfaces; d - the lens thickness and air gap: About - light diameters. The first and third positive menisci are made of germanium (the refractive index for the main wavelength is 4.003), the second negative meniscus is made of zinc selenide (the refractive index of 2.406 for the main wavelength). The refracting surfaces of all menisci are spherical.

Фокусное расстояние f' объектива равно 35,49 мм, относительное отверстие 1: 0,75, угловое поле в пространстве предметов 12 градусов, размер изображения равен 7,3 мм. Рабочий спектральный диапазон 8-12 мкм, основная длина волны 10 мкм. Длина по оптической оси от первой преломляющей поверхности до плоскости изображений равна 63,3 мм, т.е. составляет 1,75 фокусного расстояния объектива.The focal length f 'of the lens is 35.49 mm, the relative aperture is 1: 0.75, the angular field in the space of objects is 12 degrees, and the image size is 7.3 mm. The working spectral range is 8-12 microns, the main wavelength is 10 microns. The length along the optical axis from the first refracting surface to the image plane is 63.3 mm, i.e. is 1.75 of the focal length of the lens.

Как следует из таблицы 1, в конкретном примере инфракрасного светосильного трехлинзового объектива выполняется следующее распределение оптических сил: Ф1=0,67Ф, Ф2=-0,16Ф, Ф3=1,52Ф. Одновременно в оптической системе выполняются следующие соотношения между параметрами: (r3-4)/d3=2,35, r3/r4=0,79, d2=0,55f', т.е. соблюдаются вышеприведенные соотношения (1).As follows from table 1, in a specific example of an infrared fast three-lens lens, the following distribution of optical forces is performed: Ф 1 = 0.67Ф, Ф 2 = -0.16 Ф, Ф 3 = 1.52Ф. At the same time, the following relations between the parameters are fulfilled in the optical system: (r 3 - 4 ) / d 3 = 2.35, r 3 / r 4 = 0.79, d 2 = 0.55f ', i.e. the above relations (1) are observed.

На фиг.2 приведены график ЧКХ инфракрасного светосильного трехлинзового объектива. По оси ординат указаны коэффициенты передачи контраста в относительных единицах, по оси абсцисс - пространственные частоты в диапазоне от 0 до 50 мм-1, отнесенные к плоскости изображений объектива. Верхняя кривая на фиг.2 соответствует дифракционной ЧКХ (обозначение дифр.), остальные кривые - для точки на оси, для углов наклона 60 (край поля) и 40 (соответственно обозначение 0, 6° и 4°) как для меридионального (м), так и сагиттального (s) сечений. Из графиков следует, что предельная частота для всех точек поля превышает 50 мм-1, что свидетельствует о лучшем качестве изображения по сравнению с прототипом, обеспечивающим предельную частоту до 33 мм-1.Figure 2 shows a graph of the frequency response of an infrared fast three-lens lens. The ordinate shows the contrast transfer coefficients in relative units, the abscissa shows the spatial frequencies in the range from 0 to 50 mm -1 , relative to the image plane of the lens. The upper curve in Fig. 2 corresponds to the diffraction frequency response (diffraction designation), the rest of the curves are for a point on the axis, for tilt angles of 6 0 (field edge) and 4 0 (respectively, designation 0, 6 ° and 4 °) as for meridional ( m) and sagittal (s) sections. From the graphs it follows that the limiting frequency for all points of the field exceeds 50 mm -1 , which indicates better image quality compared to the prototype, providing the limiting frequency of up to 33 mm -1 .

На фиг.3 приведены графики ФКЭ инфракрасного светосильного трехлинзового объектива. По оси ординат указаны значения ФКЭ в относительных единицах, по оси абсцисс - значения радиуса пятна рассеяния, для которого рассчитаны ФКЭ. Верхняя кривая на фиг.3 соответствует дифракционной ФКЭ (обозначение дифр.), остальные кривые - для точки на оси, для углов наклона 60 (край поля) и 40 (соответственно обозначение 0, 6° и 4°). Так, инфракрасный светосильный трехлинзовый объектив в пятне радиусом 0,015 мм концентрирует не менее 70% энергии, идущей от любой точки пространства предметов в пределах углового поля; в пятне радиусом 0,01 мм доля концентрируемой энергии колеблется от 57 до 67% в зависимости от точек поля. В предлагаемом светосильном трехлинзовом объективе аналогичное качество изображения сохраняется до относительного отверстия 1: 0,7 при соблюдении соотношений (1).Figure 3 shows the graphs of the PCE of an infrared fast three-lens lens. The ordinate values of the FCE in relative units are indicated, along the abscissa axis the values of the radius of the scattering spot for which the FEC are calculated. The upper curve in Fig. 3 corresponds to the diffraction FCE (diffraction designation), the rest of the curves are for a point on the axis, for tilt angles of 6 0 (field edge) and 4 0 (respectively, designation 0, 6 ° and 4 °). So, an infrared fast three-lens lens in a spot with a radius of 0.015 mm concentrates at least 70% of the energy coming from anywhere in the space of objects within an angular field; in a spot with a radius of 0.01 mm, the fraction of concentrated energy ranges from 57 to 67% depending on the field points. In the proposed fast three-lens lens, a similar image quality is maintained up to a relative aperture of 1: 0.7, subject to ratios (1).

Расчет инфракрасного светосильного трехлинзового объектива, взятого за прототип, для фокусного расстояния 35 мм показывает, что в нем в пятне радиусом 0,015 мм концентрируется не более 40% энергии, а в пятне радиусом 0,01 мм - не более 22%.Calculation of an infrared fast three-lens lens taken as a prototype for a focal length of 35 mm shows that no more than 40% of energy is concentrated in it in a spot with a radius of 0.015 mm, and no more than 22% in a spot with a radius of 0.01 mm.

Таким образом, предлагаемый инфракрасный светосильный трехлинзовый объектив, обладающий совокупностью указанных отличительных признаков, в сравнении с прототипом позволяет повысить качество изображения в пределах всего углового поля при сохранении относительного отверстия объектива.Thus, the proposed infrared fast three-lens lens having the combination of these distinguishing features, in comparison with the prototype allows to improve image quality within the entire angular field while maintaining the relative aperture of the lens.

Предлагаемый инфракрасный светосильный трехлинзовый объектив может быть использован в несканирующих тепловизионных приборах «смотрящего» типа, использующих для регистрации теплового изображения неохлаждаемые матричные приемники излучения.The proposed infrared fast three-lens lens can be used in non-scanning “looking” type thermal imaging devices that use uncooled matrix radiation detectors for recording thermal images.

ЛитератураLiterature

1. Тарасов В.В., Якушенков Ю.Г. Инфракрасные системы «смотрящего» типа. - М.: Логос, 2004. - 444 с.1. Tarasov VV, Yakushenkov Yu.G. "Looking" type infrared systems. - M .: Logos, 2004 .-- 444 p.

2. Патент США №3363962.2. US patent No. 3363962.

Claims (1)

Инфракрасный светосильный трехлинзовый объектив, содержащий последовательно расположенные по ходу лучей первый положительный мениск, второй мениск и третий положительный мениск, при этом первый и третий мениски обращены вогнутостью к плоскости изображений, второй - к пространству предметов, все преломляющие поверхности выполнены сферическими, длина по оптической оси от первой преломляющей поверхности до плоскости изображений не превышает 1,8 фокусного расстояния объектива, показатель преломления материала первого и третьего положительных менисков для основной длины волны рабочего спектрального диапазона не менее 4,0, а второго мениска - не более 2,5, отличающийся тем, что второй мениск выполнен отрицательным и в объективе имеют место следующие соотношения:
Figure 00000003

1,8≤(r3-r4)/d3≤3,3, r3/r4=(0,7÷0,8), d2=(0,5÷1)f',
где Ф1 Ф2, Ф3, Ф - оптические силы соответственно первого, второго, третьего менисков и объектива в целом;
r3, r4 - радиусы кривизны третьей и четвертой по ходу лучей преломляющих поверхностей;
d3 - толщина по оптической оси второго мениска;
d2 - расстояние вдоль оптической оси между первым и вторым менисками;
f' - фокусное расстояние объектива.
An infrared fast three-lens lens containing the first positive meniscus, the second meniscus and the third positive meniscus sequentially located along the rays, the first and third menisci facing concave to the image plane, the second to the space of objects, all refracting surfaces are made spherical, the length along the optical axis from the first refracting surface to the image plane does not exceed 1.8 of the focal length of the lens, the refractive index of the material of the first and third spruce menisci for the main wavelength of the working spectral range of not less than 4.0, and the second meniscus - not more than 2.5, characterized in that the second meniscus is negative and the following relationships occur in the lens:
Figure 00000003

1.8≤ (r 3 -r 4 ) / d 3 ≤3.3, r 3 / r 4 = (0.7 ÷ 0.8), d 2 = (0.5 ÷ 1) f ',
where f 1 f 2 , f 3 , f - the optical power, respectively, of the first, second, third menisci and the lens as a whole;
r 3 , r 4 are the radii of curvature of the third and fourth along the rays of the refracting surfaces;
d 3 - thickness along the optical axis of the second meniscus;
d 2 is the distance along the optical axis between the first and second menisci;
f 'is the focal length of the lens.
RU2007138194/28A 2007-10-15 2007-10-15 Infrared rapid three-lens objective RU2348953C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007138194/28A RU2348953C1 (en) 2007-10-15 2007-10-15 Infrared rapid three-lens objective

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007138194/28A RU2348953C1 (en) 2007-10-15 2007-10-15 Infrared rapid three-lens objective

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2348953C1 true RU2348953C1 (en) 2009-03-10

Family

ID=40528762

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007138194/28A RU2348953C1 (en) 2007-10-15 2007-10-15 Infrared rapid three-lens objective

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2348953C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2475787C1 (en) * 2011-10-20 2013-02-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирская государственная геодезическая академия" (ФГБОУ ВПО "СГГА") Dual band infrared high-aperture lens
RU2593413C2 (en) * 2014-08-22 2016-08-10 Открытое акционерное общество "Корпорация космических систем специального назначения "Комета" High-aperture lens
RU2629887C1 (en) * 2016-08-30 2017-09-04 Акционерное общество "Швабе - Оборона и Защита" High-speed three-lens objective for ir spectrum
RU2643707C1 (en) * 2017-04-19 2018-02-05 Акционерное общество "Новосибирский приборостроительный завод" Infrared three-lens objective

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2475787C1 (en) * 2011-10-20 2013-02-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирская государственная геодезическая академия" (ФГБОУ ВПО "СГГА") Dual band infrared high-aperture lens
RU2593413C2 (en) * 2014-08-22 2016-08-10 Открытое акционерное общество "Корпорация космических систем специального назначения "Комета" High-aperture lens
RU2629887C1 (en) * 2016-08-30 2017-09-04 Акционерное общество "Швабе - Оборона и Защита" High-speed three-lens objective for ir spectrum
RU2643707C1 (en) * 2017-04-19 2018-02-05 Акционерное общество "Новосибирский приборостроительный завод" Infrared three-lens objective

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10509210B2 (en) Two-color very wide field of view refractive eyepiece-type optical form
US7733581B2 (en) Large aperture imaging optical system
US20150070754A1 (en) Infrared optical system
EP3872552B1 (en) Optical lens
RU2348953C1 (en) Infrared rapid three-lens objective
RU2386155C1 (en) Large-aperture lens
RU2400784C1 (en) Infrared objective lens with two fields of vision and remote aperture diaphragm
KR20200026692A (en) Optical imaging lens
RU2419113C1 (en) Optical system with pinhole aperture for middle infrared range
RU2678957C1 (en) Wide-angle high-power infrared lens
RU2606699C1 (en) Two-channel optoelectronic system
EP3015902B1 (en) Compact multispectral wide angle refractive optical system
KR20100042913A (en) Objective lens system for thermal image device
RU2348059C1 (en) Large-aperture lens
JP2003185919A (en) Infrared optical system and infrared optical device having the same
RU2672703C1 (en) Two-channel mirror-lens system
US20130077157A1 (en) Ultra compact inverse telephoto optical system for use in the ir spectrum
RU2385475C1 (en) High-aperture wide-angle lens for infrared spectrum (versions)
RU2650743C1 (en) Wide-angle infrared lens
RU2386156C1 (en) Optical system with remote apertures for infrared spectrum
RU2643707C1 (en) Infrared three-lens objective
RU221999U1 (en) HIGH LENS FOR THE INFRARED SPECTRUM
RU2629887C1 (en) High-speed three-lens objective for ir spectrum
CN113933976B (en) Long-focus dual-band infrared optical system
RU2538067C1 (en) Variable field of view high-aperture lens for thermal imager (versions)

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20181016