RU2397518C1 - Four-component telescope with two magnification power values for far infrared spectrum - Google Patents
Four-component telescope with two magnification power values for far infrared spectrum Download PDFInfo
- Publication number
- RU2397518C1 RU2397518C1 RU2009124208/28A RU2009124208A RU2397518C1 RU 2397518 C1 RU2397518 C1 RU 2397518C1 RU 2009124208/28 A RU2009124208/28 A RU 2009124208/28A RU 2009124208 A RU2009124208 A RU 2009124208A RU 2397518 C1 RU2397518 C1 RU 2397518C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- telescope
- exit pupil
- lenses
- component
- lens
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Lenses (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области оптического приборостроения и может быть использовано в оптических системах тепловизионных приборов в качестве афокальной системы, используемой для увеличения эквивалентного фокусного расстояния оптической системы, организации смены увеличения и установки сканирующего элемента в выходном зрачке телескопа.The invention relates to the field of optical instrumentation and can be used in optical systems of thermal imaging devices as an afocal system used to increase the equivalent focal length of the optical system, organize shift changes and install the scanning element in the exit pupil of the telescope.
Известна оптическая система телескопа с двумя увеличениями для дальней инфракрасной (ИК) области спектра, содержащая пять линз [Патент РФ 2172971, 2001. Инфракрасный телескоп с двумя увеличениями]. В ней три поверхности из десяти являются асферическими, одна из поверхностей выполнена в виде дифракционного оптического элемента. Для смены увеличения используется перемещение вдоль оптической оси второй по ходу лучей линзы из одного фиксированного положения в другое. В телескопе реализуется двукратная смена увеличения (узкое поле 4° при увеличении 9,2х; широкое поле 8° при увеличении 4,6х). Основным недостатком этого телескопа является сложность конструкции, а именно: наличие сложных в изготовлении, нетехнологичных поверхностей.Known optical system of a telescope with two magnifications for the far infrared (IR) region of the spectrum, containing five lenses [RF Patent 2172971, 2001. Infrared telescope with two magnifications]. In it, three out of ten surfaces are aspherical, one of the surfaces is made in the form of a diffractive optical element. To change the magnification, movement along the optical axis of the second along the rays of the lens from one fixed position to another is used. The telescope implements a double change of magnification (a narrow field of 4 ° with an increase of 9.2 x ; a wide field of 8 ° with an increase of 4.6 x ). The main disadvantage of this telescope is the complexity of the design, namely: the presence of difficult to manufacture, low-tech surfaces.
Известны оптические системы инфракрасных телескопов, содержащих четыре линзы [Патент США 6274868, 2001. Фиг.20, фиг.8]. Каждый из телескопов обеспечивает одно из увеличений: 2,78 или 0,22 крата. При этом смена увеличения в тепловизионной системе в целом осуществляется путем переключения с помощью дополнительного зеркала и включения в ход лучей одного из телескопов. Недостаток аналога - сложность конструкции и большие габаритные размеры из-за наличия нескольких телескопов для решения задачи смены увеличения.Known optical systems of infrared telescopes containing four lenses [US Patent 6274868, 2001. FIG. 20, FIG. 8]. Each of the telescopes provides one of the magnifications: 2.78 or 0.22 krata. In this case, the change in magnification in the thermal imaging system as a whole is carried out by switching using an additional mirror and turning on the rays of one of the telescopes. The disadvantage of the analogue is the design complexity and large overall dimensions due to the presence of several telescopes to solve the problem of changing magnification.
Известен инфракрасный телескоп, который содержит 10 линз и обеспечивает двукратную смену увеличения [ЕПВ №0278777, 1988. Dual magnification infra-red telescope]. Для организации смены увеличения используется перемещение вдоль оптической оси двух линз, размещенных внутри оптической схемы, из одного фиксированного положения в другое без сохранения равенства расстояний между вершинами их преломляющих поверхностей. Основной недостаток аналога - большое число линз, что усложняет конструкцию и снижает коэффициент пропускания излучения.Known infrared telescope, which contains 10 lenses and provides a double change of magnification [EPO No. 0278777, 1988. Dual magnification infra-red telescope]. To organize the change of magnification, we use the movement along the optical axis of two lenses located inside the optical scheme from one fixed position to another without maintaining the equality of the distances between the vertices of their refracting surfaces. The main disadvantage of the analogue is the large number of lenses, which complicates the design and reduces the transmittance of radiation.
Наиболее близким аналогом по технической сущности к заявляемому изобретению является четырехкомпонентный телескоп с двумя увеличениями для дальней ИК-области спектра [Патент РФ №2348955, 2009 г. Инфракрасный телескоп с двумя увеличениями для дальней ИК-области спектра, таблица 1], имеющий неизменное при смене увеличения положение выходного зрачка за телескопом, содержащий оптически связанные установленные по ходу лучей первый и последний неподвижные компоненты и две подвижные одиночные линзы, расположенные между ними, при этом первый по ходу компонент выполнен в виде положительного мениска, обращенного вогнутостью к плоскости выходного зрачка, первая перемещающаяся линза имеет отрицательную оптическую силу, вторая перемещающаяся линза имеет положительную оптическую силу, подвижные линзы перемещаются в противоположных направлениях и имеют по два фиксированных положения на оптической оси, элементы оптической системы изготовлены из двух марок материалов и имеют сферические преломляющие поверхности. Первый по ходу компонент выполнен в виде двух линз, каждая из которых имеет форму мениска, обращенного вогнутой стороной к плоскости выходного зрачка. Первая перемещающаяся отрицательная линза выполнена в виде мениска, обращенного вогнутостью к плоскости выходного зрачка. Вторая перемещающаяся линза выполнена двояковыпуклой. Последний неподвижный компонент выполнен из отрицательного и положительного менисков, обращенных выпуклыми сторонами друг к другу, при этом оптическая сила компонента является отрицательной. Соотношение оптических сил двух подвижных линз в первом (большее увеличение, узкое поле зрения) и втором (меньшее увеличение, широкое поле зрения) фиксированных положениях составляет 1:0,34. Отношение оптических сил компонентов составляет, начиная с первого компонента, соответственно: 1:(-2,2):4,75:(-0,32). Линзы первого и последнего компонентов выполнены из материалов с показателями преломления 4,0 и 2,5 и отношением коэффициентов средних дисперсий в спектральном диапазоне от 8 до 12 мкм не менее 20. Подвижные линзы выполнены из материала с показателем преломления 4,0. Масса оптических деталей телескопа составляет 580 г.The closest analogue in technical essence to the claimed invention is a four-component telescope with two magnifications for the far infrared region of the spectrum [RF Patent No. 2348955, 2009. Infrared telescope with two magnifications for the far infrared region of the spectrum, table 1], which is unchanged when changing increase the position of the exit pupil behind the telescope, containing the first and last stationary components optically coupled installed along the rays and two movable single lenses located between them, while the first along the component is made in the form of a positive meniscus facing concavity to the plane of the exit pupil, the first moving lens has negative optical power, the second moving lens has positive optical power, moving lenses move in opposite directions and have two fixed positions on the optical axis, elements of the optical system made of two grades of materials and have spherical refractive surfaces. The first component along the way is made in the form of two lenses, each of which has the shape of a meniscus, with its concave side facing the plane of the exit pupil. The first moving negative lens is made in the form of a meniscus facing concavity to the plane of the exit pupil. The second moving lens is biconvex. The last fixed component is made of negative and positive menisci, convex sides to each other, while the optical power of the component is negative. The ratio of the optical powers of two moving lenses in the first (larger increase, narrow field of view) and second (smaller increase, wide field of view) fixed positions is 1: 0.34. The ratio of the optical powers of the components is, starting with the first component, respectively: 1: (- 2.2): 4.75: (- 0.32). The lenses of the first and last components are made of materials with a refractive index of 4.0 and 2.5 and the ratio of the average dispersion coefficients in the spectral range from 8 to 12 μm is not less than 20. Movable lenses are made of material with a refractive index of 4.0. The mass of the optical parts of the telescope is 580 g.
Данное устройство телескопа обеспечивает трехкратную смену увеличений. Однако недостатком наиболее близкого аналога является наличие большого числа преломляющих поверхностей (шесть одиночных линз), что усложняет конструкцию, повышает массу, снижает коэффициент пропускания излучения.This telescope device provides a triple change of magnifications. However, a drawback of the closest analogue is the presence of a large number of refractive surfaces (six single lenses), which complicates the design, increases the mass, and reduces the transmittance of radiation.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое устройство, является создание технологичной конструкции с высокими техническими характеристиками.The task to be solved by the claimed device is aimed at creating a technological design with high technical characteristics.
Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, заключается в увеличении пропускания системы, снижении массы и упрощении конструкции за счет уменьшения числа линз в системе при сохранении качества изображения, близкого к дифракционному, и трехкратного перепада увеличений.The technical result achieved by solving the problem lies in increasing the transmission of the system, reducing weight and simplifying the design by reducing the number of lenses in the system while maintaining image quality close to diffraction, and a triple differential difference.
Для решения указанной задачи необходимо найти такое сочетание оптических сил, показателей преломления, коэффициентов основных средних дисперсий, а также форм линз и характера перемещений подвижных линз в четырехкомпонентном телескопе с двумя увеличениями для дальней ИК-области спектра, чтобы при условии выполнения каждого компонента в виде одиночной линзы обеспечить такую коррекцию остаточных аберраций в системе, при которой полихроматическая частотно-контрастная характеристика (ЧКХ) и функция концентрации энергии (ФКЭ) в пятне имели высокие значения, близкие к дифракционному пределу, в пределах всего поля зрения в каждом из двух фиксированных положений подвижных компонентов при сохранении величины перепада увеличений в телескопе.To solve this problem, it is necessary to find such a combination of optical forces, refractive indices, coefficients of the main average dispersions, as well as lens shapes and the nature of the movement of moving lenses in a four-component telescope with two magnifications for the far infrared region of the spectrum, so that, provided each component is in the form of a single lenses to provide such a correction of residual aberrations in the system, in which the polychromatic frequency-contrast characteristic (CCF) and the function of energy concentration (PCE) in the spot had and high values close to the diffraction limit within the entire field of view in each of the two fixed positions of the moving components while maintaining the magnitude of the difference in magnification in the telescope.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в известном инфракрасном телескопе с двумя увеличениями для дальней ИК-области спектра, имеющем неизменное при смене увеличения положение выходного зрачка за телескопом, содержащем оптически связанные установленные по ходу лучей первый и последний неподвижные компоненты и две подвижные одиночные линзы, расположенные между ними, при этом первый по ходу компонент выполнен в виде положительного мениска, обращенного вогнутостью к плоскости выходного зрачка, первая перемещающаяся линза имеет отрицательную оптическую силу, вторая перемещающаяся линза имеет положительную оптическую силу, подвижные линзы перемещаются в противоположных направлениях и имеют по два фиксированных положения на оптической оси, элементы оптической системы имеют сферические преломляющие поверхности и изготовлены из двух марок материалов, первый по ходу лучей компонент выполнен в виде одиночного мениска, первая перемещающаяся линза выполнена двояковогнутой, вторая перемещающаяся линза выполнена в виде мениска, обращенного выпуклой стороной к плоскости выходного зрачка, последний неподвижный компонент выполнен в виде одиночного положительного мениска, обращенного вогнутой стороной к плоскости выходного зрачка. Перемещающиеся линзы выполнены из различных материалов. Отношение оптических сил системы подвижных линз в первом и втором фиксированных положениях составляет 1:(0,4÷0,5). Оптические силы компонентов, начиная с первого компонента, относятся как 1:-(0,15÷0,10):(2,6÷3,2):(1,7÷2,4). Первая подвижная линза выполнена из материала с показателем преломления не менее 3,2, остальные линзы телескопа - из материала с показателем преломления 4,0, при этом коэффициенты относительных средних дисперсий материалов в спектральном диапазоне от 8 до 12 мкм отличаются не более чем в 12 раз.The problem is solved, and the technical result is achieved by the fact that in the well-known infrared telescope with two magnifications for the far infrared region of the spectrum, which has the same position of the exit pupil behind the telescope when the magnification changes, containing the first and last stationary components optically coupled along the rays and two movable single lenses located between them, while the first component along the way is made in the form of a positive meniscus facing concavity to the plane of the exit pupil, the first a moving lens has a negative optical power, a second moving lens has a positive optical power, moving lenses move in opposite directions and have two fixed positions on the optical axis, the elements of the optical system have spherical refractive surfaces and are made of two grades of materials, the first along the rays the component is made in the form of a single meniscus, the first moving lens is made biconcave, the second moving lens is made in the form of a meniscus, generally Nogo convex side to the exit pupil plane, the last fixed component configured as a single positive meniscus concave side facing toward the exit pupil plane. Moving lenses are made of various materials. The ratio of the optical forces of the system of mobile lenses in the first and second fixed positions is 1: (0.4 ÷ 0.5). The optical powers of the components, starting from the first component, are referred to as 1 :-( 0.15 ÷ 0.10) :( 2.6 ÷ 3.2) :( 1.7 ÷ 2.4). The first movable lens is made of material with a refractive index of at least 3.2, the remaining telescope lenses are made of material with a refractive index of 4.0, while the coefficients of relative average dispersions of materials in the spectral range from 8 to 12 μm differ by no more than 12 times .
На фиг.1а и 1б приведена оптическая схема четырехкомпонентного телескопа с двумя увеличениями для дальней ИК-области спектра соответственно для первого и второго фиксированных положений подвижных линз.On figa and 1b shows the optical diagram of a four-component telescope with two magnifications for the far infrared region of the spectrum, respectively, for the first and second fixed positions of the movable lenses.
На фиг.2а и 2б показаны ЧКХ четырехкомпонентного телескопа с двумя увеличениями для дальней ИК-области спектра соответственно для первого и второго фиксированных положений подвижных линз для примера реализации.On figa and 2b shows the frequency response of a four-component telescope with two magnifications for the far infrared region of the spectrum, respectively, for the first and second fixed positions of the movable lenses for an example implementation.
На фиг.3а и 3б показаны графики среднеквадратической волновой аберрации (волновой RMS) для четырехкомпонентного телескопа с двумя увеличениями для дальней ИК-области спектра соответственно для первого и второго фиксированных положений подвижных линз для примера реализации.Figures 3a and 3b show graphs of the mean square wave aberration (wave RMS) for a four-component telescope with two magnifications for the far infrared region of the spectrum, respectively, for the first and second fixed positions of the movable lenses for an example implementation.
На фиг.4а и 4б приведены ФКЭ четырехкомпонентного телескопа с двумя увеличениями для дальней ИК-области спектра соответственно для первого и второго фиксированных положений подвижных линз для примера реализации.Figures 4a and 4b show the photomultiplier of a four-component telescope with two magnifications for the far infrared region of the spectrum, respectively, for the first and second fixed positions of the movable lenses for an example implementation.
Четырехкомпонентный телескоп с двумя увеличениями для дальней ИК-области спектра (фиг.1а) содержит четыре оптически связанных компонента 1, 2, 3, 4, расположенных по ходу лучей. Первый положительный компонент 1 выполнен в виде одиночного положительного мениска, ориентированного вогнутой стороной к плоскости выходного зрачка телескопа. Вторая отрицательная линза 2 имеет двояковогнутую форму и выполнена подвижной вдоль оптической оси. Третья линза 3 имеет форму положительного мениска, обращенного выпуклой стороной к плоскости выходного зрачка, и также выполнена подвижной вдоль оптической оси. Компонент 4 выполнен в виде одиночного положительного мениска, обращенного вогнутой стороной к плоскости выходного зрачка телескопа. Все линзы имеют сферические преломляющие поверхности. В положении линз, соответствующем показанному на фиг.1а, обеспечивается большее по абсолютной величине угловое увеличение телескопа и, соответственно, узкое поле зрения в пространстве предметов. В положении линз, показанном на фиг.1б, в котором подвижные линзы 2 и 3 находятся во втором фиксированном положении, обеспечивается меньшее по абсолютной величине угловое увеличение телескопа и, соответственно, широкое поле зрения в пространстве предметов. Отношение оптических сил системы подвижных линз в первом и втором фиксированных положениях составляет 1:(0,4÷0,5). Оптические силы линз 1, 2, 3, 4 относятся как 1:-(0,15÷0,10):(2,6÷3,2):(1,7÷2,4). Подвижная линза 2 выполнена из материала с показателем преломления не менее 3,2, остальные линзы телескопа - из материала с показателем преломления 4,0, при этом коэффициенты относительных средних дисперсий материалов в спектральном диапазоне от 8 до 12 мкм отличаются не более чем в 12 раз.The four-component telescope with two magnifications for the far infrared region of the spectrum (Fig. 1a) contains four optically coupled
При работе телескопа линзы 2 и 3 перемещаются вдоль оптической оси в противоположных направлениях из одного фиксированного положения в другое без сохранения постоянства расстояния между вершинами их преломляющих поверхностей. При этом линзы 1 и 4, а также положение апертурной диафрагмы, являющейся выходным зрачком телескопа, остаются неподвижными. В результате происходит изменение углового увеличения афокальной системы и изменение углового поля в пространстве предметов (реализация широкого или узкого полей зрения). В выходной зрачок может устанавливаться сканирующий элемент при использовании телескопа в системе тепловизионного прибора.When the telescope is operating,
В таблице приведен пример конкретного исполнения четырехкомпонентного телескопа с двумя увеличениями для дальней ИК-области спектра, содержащего четыре одиночные линзы, оптические силы и форма выполнения которых соответствуют вышенайденным соотношениям, с использованием оптических материалов, соответствующих вышеуказанным сочетаниям показателей преломления и коэффициентов основных средних дисперсий в рабочем спектральном диапазоне. Все линзы имеют сферические преломляющие поверхности.The table shows an example of a specific design of a four-component telescope with two magnifications for the far infrared region of the spectrum containing four single lenses, the optical forces and the form of which correspond to the above ratios, using optical materials corresponding to the above combinations of refractive indices and coefficients of the main average dispersions in the working spectral range. All lenses have spherical refractive surfaces.
(γ1=-8,5х; 2ω1=3°50/; γ2=-2,8x; 2ω2=10°30/)Parameters of an example implementation of a four-component telescope with two magnifications for the far infrared region of the spectrum
(γ 1 = -8.5 x ; 2ω 1 = 3 ° 50 / ; γ 2 = -2.8 x ; 2ω 2 = 10 ° 30 / )
В таблице приняты следующие обозначения:The following notation is accepted in the table:
γ1 - угловое увеличение телескопа при положениях линз, соответствующих схеме на фиг.1а (узкое поле обзора);γ 1 - angular increase of the telescope at the positions of the lenses corresponding to the scheme in figa (narrow field of view);
2ω1 - угловое поле в пространстве предметов при увеличении γ1;2ω 1 is the angular field in the space of objects with increasing γ 1 ;
γ2 - угловое увеличение телескопа при положениях линз, соответствующих схеме на фиг.1б (широкое поле обзора);γ 2 is the angular magnification of the telescope at the positions of the lenses corresponding to the scheme in figb (wide field of view);
2ω2 - угловое поле в пространстве предметов при увеличении γ2.2ω 2 is the angular field in the space of objects with increasing γ 2 .
В положении линз, соответствующем показанному на фиг.1а, телескоп обеспечивает угловое увеличение γ1=-8,5х и угловое поле в пространстве предметов 2ω1=3°50/. В положении линз, соответствующем показанному на фиг.1б, телескоп обеспечивает угловое увеличение γ2=-2,8x и угловое поле в пространстве предметов 2ω2=10°30/, т.е. при перемещении линз 2 и 3 вдоль оптической оси из одного фиксированного положения в другое обеспечивается трехкратная смена увеличений. Линзы 2 и 3 перемещаются в противоположных направлениях. Положение выходного зрачка не меняется при смене увеличения и составляет 0,191 от фокусного расстояния линзы 1. Входной зрачок телескопа в положении линз, показанном на фиг.1а, совмещен с линзой 1, что позволяет минимизировать диаметр линзы 1, имеющей наибольший диаметр среди линз 1-4, при этом относительное отверстие линзы 1 составляет 1:1,17. Входной зрачок телескопа в положении линз, показанном на фиг.1б, располагается также вблизи линзы 1. Указанные в таблице оптические силы линз 1, 2, 3, 4 в примере реализации относятся как 1:-0,125:2,89:1,88. Отношение оптических сил системы подвижных линз в первом и втором фиксированных положениях (соответственно показанных на фиг.1а и 1б) в соответствии с таблицей составляет 1:0,34. Линза 1 выполнена в виде мениска, обращенного вогнутой стороной к плоскости выходного зрачка, линза 2 выполнена двояковогнутой, линза 3 имеет форму мениска, обращенного выпуклой стороной к плоскости выходного зрачка, линза 4 - мениск, обращенный вогнутой стороной к плоскости выходного зрачка. Подвижная линза 2 выполнена из материала с показателем преломления 3,3 (GaAs), остальные линзы телескопа - из материала с показателем преломления 4,0 (Ge), при этом коэффициенты относительных средних дисперсий материалов в спектральном диапазоне от 8 до 12 мкм составляют 106 и 1160, т.е. отличаются в 10,9 раза. Таким образом, в конкретном примере исполнения выполняются все количественные соотношения, заявляемые выше. Масса оптических деталей телескопа составляет 290 г, что почти вдвое меньше массы оптики наиболее близкого аналога.In the lens position corresponding to that shown in figa, the telescope provides an angular increase of γ 1 = -8.5 x and an angular field in the space of objects 2ω 1 = 3 ° 50 / . In the position of the lenses corresponding to that shown in FIG. 1b, the telescope provides an angular increase of γ 2 = -2.8 x and an angular field in the space of objects 2ω 2 = 10 ° 30 / , i.e. when moving
Точные значения оптических сил, радиусов преломляющих поверхностей и толщин вдоль оптической оси под конкретные значения показателей преломления и коэффициентов основных средних дисперсий материалов по каталогам производителей оптических материалов, прозрачных в дальней ИК-области спектра, заданных с точностью 4-6 значащих цифр после запятой, устанавливаются стандартной оптимизацией по методу наименьших квадратов, входящей в состав всех современных программ для оптических расчетов.The exact values of optical forces, radii of refractive surfaces and thicknesses along the optical axis for specific values of refractive indices and coefficients of the main average dispersions of materials according to the catalogs of manufacturers of optical materials transparent in the far infrared region of the spectrum, specified with an accuracy of 4-6 significant digits after the decimal point, are set standard least squares optimization, which is part of all modern programs for optical calculations.
Анализ примера реализации телескопа проведен в программе для расчета оптических система Zemax. Для удобства анализа качества изображения, даваемого телескопом, при расчетах после него введена дополнительная параксиальная линза (идеальный объектив) с фокусным расстоянием 25 мм.An analysis of an example of a telescope implementation was carried out in a program for calculating the optical system Zemax. For the convenience of analyzing the image quality provided by the telescope, in the calculations after it, an additional paraxial lens (ideal lens) with a focal length of 25 mm was introduced.
На фиг.2а и 2б приведены ЧКХ телескопа совместно с указанной параксиальной линзой для различных точек поля. По оси абсцисс отложена пространственная частота, отнесенная к задней фокальной плоскости указанной дополнительной параксиальной линзы.On figa and 2b shows the frequency response of the telescope together with the specified paraxial lens for various points of the field. The abscissa shows the spatial frequency assigned to the posterior focal plane of the indicated additional paraxial lens.
На фиг.2а кривые, обозначенные ω1m и ω1s, соответствуют меридиональному (m) и сагиттальному (s) сечениям пучков лучей для точки на краю изображения; кривые, обозначенные 0,7ω1m и 0,7ω1s, соответствуют точке на зоне; кривая, обозначенная 0, соответствует точке на оси; кривая с обозначением «дифр.» соответствует безаберрационной ЧКХ для точки на оси. Обозначения на фиг.2б выполнены аналогично, но только для положений подвижных линз, соответствующих широкому полю зрения 2ω2. Из приведенных графиков следует, что коэффициенты передачи контраста для пространственной частоты 20 мм-1 лежат в диапазоне от 0,25 до 0,45 для всех точек поля как при узком поле зрения, так и при широком поле зрения телескопа, т.е. близки к дифракционному пределу.2a, the curves denoted by ω 1 m and ω 1 s correspond to the meridional (m) and sagittal (s) sections of the ray beams for a point on the image edge; the curves indicated by 0.7ω 1 m and 0.7ω 1 s correspond to a point on the zone; the curve indicated by 0 corresponds to a point on the axis; the curve marked "diff." corresponds to the non-aberration frequency response for a point on the axis. The designations in Fig.2b are made similarly, but only for the positions of the movable lenses corresponding to a wide field of view 2ω 2 . From the above graphs it follows that the contrast transfer coefficients for the spatial frequency of 20 mm -1 lie in the range from 0.25 to 0.45 for all field points both with a narrow field of view and with a wide field of view of the telescope, i.e. close to the diffraction limit.
Наряду с ЧКХ, интегральной характеристикой качества изображения может служить волновая RMS аберрация, выраженная в долях основной длины волны, графики которой приведены на фиг.3а и 3б соответственно для положений подвижных линз, приведенных на фиг.1а и 1б (соответственно для узкого поля зрения и для широкого поля зрения), для различных точек поля зрения. Графики приведены как для монохроматических (обозначения λ0, λ1 и λ2 соответствуют основной длине волны, первой и второй дополнительной длинам волн рабочего спектрального диапазона конкретного охлаждаемого приемника излучения), так и для полихроматической (обозначение «полихром») волновой RMS.Along with the frequency response, an integral characteristic of image quality can be wave RMS aberration, expressed in fractions of the main wavelength, the graphs of which are shown in figa and 3b, respectively, for the positions of the movable lenses shown in figa and 1b (respectively, for a narrow field of view and for a wide field of view), for different points of view. The graphs are given both for monochromatic (designations λ 0 , λ 1 and λ 2 correspond to the main wavelength, the first and second additional wavelengths of the working spectral range of a particular cooled radiation receiver), and for the polychromatic (designation "polychrome") wave RMS.
Как следует из фиг.2а и 2б, значения волновой RMS удовлетворяют критерию Марешаля для качественных оптических систем.As follows from figa and 2b, the values of the wave RMS satisfy the Marechal criterion for high-quality optical systems.
На фиг.4а и фиг.4б приведены ФКЭ в примере реализации соответственно для первого и второго фиксированных положений подвижных линз, рассчитанные совместно с указанной дополнительной параксиальной линзой. В пятне радиусом 0,020 мм концентрируется не менее 70% энергии для любой точки поля как в первом, так и во втором положениях подвижных линз.Figures 4a and 4b show the FCE in an example implementation for the first and second fixed positions of the movable lenses, calculated in conjunction with the specified additional paraxial lens. At least 70% of the energy is concentrated in a spot with a radius of 0.020 mm for any point in the field in both the first and second positions of the moving lenses.
Расчетные интегральные характеристики качества изображения, приведенные на фиг.2, 3 и 4, свидетельствуют о сохранении высокой степени коррекции монохроматических и хроматических аберраций, достигаемой при соблюдении заявляемых соотношений оптических сил, показателей преломления, коэффициентов основной средней дисперсии, форм линз и характера перемещений последних при организации смены увеличений в четырехкомпонентном телескопе с двумя увеличениями для дальней ИК-области спектра, т.е. подтверждают сохранение дифракционно ограниченного качества изображения и перепада увеличений при выполнении каждого компонента телескопа в виде одиночных линз.The calculated integral characteristics of the image quality shown in FIGS. 2, 3 and 4 indicate that a high degree of correction of monochromatic and chromatic aberrations is achieved while observing the claimed ratios of optical forces, refractive indices, basic average dispersion coefficients, lens shapes and the nature of the movements of the latter when organization of change of magnifications in a four-component telescope with two magnifications for the far infrared region of the spectrum, i.e. confirm the preservation of diffraction-limited image quality and the difference in magnification when performing each component of the telescope in the form of single lenses.
Указанное решение, на наш взгляд, обладает новизной и изобретательским уровнем. Изобретение основано на впервые установленной заявителями зависимости между оптическими силами, показателями преломления, коэффициентами основной средней дисперсии, формой линз и характером перемещений линз из одного фиксированного положения в другое в четырехкомпонентном телескопе с двумя увеличениями для дальней ИК-области спектра.The specified solution, in our opinion, has novelty and inventive step. The invention is based on the relationship between optical powers, refractive indices, basic average dispersion coefficients, lens shape and the nature of lens movements from one fixed position to another in a four-component telescope with two magnifications for the far infrared region, which was first established by the applicants.
Таким образом, по сравнению с наиболее близким аналогом заявленный четырехкомпонентный телескоп с двумя увеличениями для дальней ИК-области спектра обеспечивает более простую конструкцию, более высокий коэффициент пропускания и меньшую массу за счет использования только четырех одиночных линз.Thus, in comparison with the closest analogue, the claimed four-component telescope with two magnifications for the far infrared region of the spectrum provides a simpler design, higher transmittance and lower mass due to the use of only four single lenses.
Использование предлагаемого четырехкомпонентного телескопа с двумя увеличениями для дальней ИК-области спектра позволяет создать более технологичную конструкцию тепловизионной системы в целом, обеспечив при этом более высокие технические характеристики.Using the proposed four-component telescope with two magnifications for the far infrared region of the spectrum allows you to create a more technological design of the thermal imaging system as a whole, while ensuring higher technical characteristics.
ЛитератураLiterature
1. Патент РФ 2172971, 2001. Инфракрасный телескоп с двумя увеличениями.1. RF patent 2172971, 2001. An infrared telescope with two magnifications.
2. Патент США 6274868, 2001.2. US patent 6274868, 2001.
3. ЕПВ №0278777, 1988. Dual magnification infra-red telescope.3. EPO No. 0278777, 1988. Dual magnification infra-red telescope.
4. Патент РФ №2348955, 2009 г. Инфракрасный телескоп с двумя увеличениями для дальней ИК-области спектра (наиболее близкий аналог).4. RF patent No. 2348955, 2009. An infrared telescope with two magnifications for the far infrared region of the spectrum (the closest analogue).
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009124208/28A RU2397518C1 (en) | 2009-06-24 | 2009-06-24 | Four-component telescope with two magnification power values for far infrared spectrum |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009124208/28A RU2397518C1 (en) | 2009-06-24 | 2009-06-24 | Four-component telescope with two magnification power values for far infrared spectrum |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2397518C1 true RU2397518C1 (en) | 2010-08-20 |
Family
ID=46305615
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009124208/28A RU2397518C1 (en) | 2009-06-24 | 2009-06-24 | Four-component telescope with two magnification power values for far infrared spectrum |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2397518C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2531851C2 (en) * | 2012-10-18 | 2014-10-27 | ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "ТехВижен" | Afocal attachment for tv cameras and photographic cameras |
-
2009
- 2009-06-24 RU RU2009124208/28A patent/RU2397518C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2531851C2 (en) * | 2012-10-18 | 2014-10-27 | ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "ТехВижен" | Afocal attachment for tv cameras and photographic cameras |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10502934B2 (en) | Infrared refractive objective lens assembly | |
| EP0367197B1 (en) | Dual band/dual FOV infrared telescope | |
| EP3669226B1 (en) | Two-color very wide field of view refractive eyepiece-type optical form | |
| US7933067B1 (en) | Flat field Schmidt telescope with extended field of view | |
| US10866403B2 (en) | Compact telescope having a plurality of focal lengths and compensated by aspherical optical components | |
| US10007098B2 (en) | Optical systems and methods | |
| NO157635B (en) | AFOCALLY, DOUBLE-BREAKING REFRACTOR TELESCOPE. | |
| NO156307B (en) | AFOCAL INFRARED RED REFRACTOR TELESCOPE. | |
| US4479695A (en) | Afocal refractor telescopes | |
| US20080225409A1 (en) | Wide Band Achromatic Visible to Near-Infrared Lens Design | |
| RU2397518C1 (en) | Four-component telescope with two magnification power values for far infrared spectrum | |
| EP2569660B1 (en) | Compact magnifying optical system with wide field of view | |
| US9588331B2 (en) | Apochromatic optical design | |
| Reshidko et al. | Optical design study and prototyping of a dual-field zoom lens imaging in the 1-5 micron infrared waveband | |
| US10191251B2 (en) | Optical lens | |
| RU2577082C1 (en) | Apochromatic athermal lens (versions) | |
| RU2400786C2 (en) | Infrared telescope for far infrared spectrum with remote exit pupil and two magnification power values | |
| JPH09197267A (en) | Ir zoom lens | |
| RU2400785C1 (en) | Telescope with two magnifying power values and remote exit pupil for far infrared spectrum | |
| CN108700681B (en) | Aspherical cemented lens | |
| GB2085184A (en) | Afocal dual magnification refractor telescopes | |
| US11966041B2 (en) | Optical module | |
| RU2727269C1 (en) | Fast eyepiece with remote exit pupil | |
| RU2342686C1 (en) | Telescope with pancreatic change over zoom for far infrared spectrum | |
| RU96987U1 (en) | LIGHT POWER LENS WITH EXTENDED PUPILS FOR THE INFRARED SPECTRUM |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TK4A | Correction to the publication in the bulletin (patent) |
Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -FG4A- IN JOURNAL: 23-2010 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170625 |