RU2608395C1 - Оптическая система тепловизионного прибора с двумя полями зрения - Google Patents
Оптическая система тепловизионного прибора с двумя полями зрения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2608395C1 RU2608395C1 RU2015152711A RU2015152711A RU2608395C1 RU 2608395 C1 RU2608395 C1 RU 2608395C1 RU 2015152711 A RU2015152711 A RU 2015152711A RU 2015152711 A RU2015152711 A RU 2015152711A RU 2608395 C1 RU2608395 C1 RU 2608395C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- component
- convex
- concave
- lenses
- view
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 34
- 238000001931 thermography Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 abstract description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 101000623895 Bos taurus Mucin-15 Proteins 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
- G02B13/14—Optical objectives specially designed for the purposes specified below for use with infrared or ultraviolet radiation
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
- G02B15/02—Optical objectives with means for varying the magnification by changing, adding, or subtracting a part of the objective, e.g. convertible objective
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Lenses (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано при создании тепловизионных приборов с охлаждаемыми матричными фотоприемными устройствами. Оптическая система тепловизионного прибора с двумя полями зрения состоит из расположенных вдоль оптической оси первого компонента, содержащего первую положительную, вторую отрицательную и третью положительную выпукло-вогнутые линзы, второго компонента, содержащего первую отрицательную вогнуто-выпуклую, вторую двояковыпуклую и третью отрицательную вогнуто-выпуклую линзы, третьего компонента, содержащего первую двояковыпуклую, вторую отрицательную вогнуто-выпуклую и третью положительную выпукло-вогнутую линзы, и фотоприемного устройства с охлаждаемой диафрагмой. Второй компонент установлен с возможностью ввода-вывода в оптический тракт. Вторая и третья линзы первого компонента установлены с возможностью совместного перемещения вдоль оптической оси. Технический результат - улучшение эксплуатационных возможностей за счет эффективной работы системы при изменении температуры в двух полях зрения при сохранении габаритов, уменьшении массы и высоком качестве изображения. 3 ил., 3 табл.
Description
Изобретение относится к инфракрасным оптическим системам и может быть использовано при создании тепловизионных приборов различного назначения с охлаждаемыми матричными фотоприемными устройствами.
Известна инфракрасная система с двумя полями зрения (см. патент CN 103149667 А, МПК7 G02B 13/00, опубл. 12.06.2013 г.), в которой изменение поля зрения осуществляется вводом-выводом подвижного компонента, при этом максимальное фокусное расстояние f’max составляет 240 мм, минимальное f’min - 60 мм, длина L - 260 мм. Кратность изменения фокусного расстояния M=f’max/f’min=4×.
Также известна инфракрасная система с дискретно изменяемым фокусным расстоянием (см. патент RU 2481602 С1, МПК7 G02B 15/02, опубл. 10.05.2013 г.), в которой изменение поля зрения осуществляется вводом-выводом подвижного компонента, при этом максимальное фокусное расстояние f’max составляет 200 мм, минимальное f’min - 70 мм, длина L - 215 мм. Кратность изменения фокусного расстояния М=2,86×.
Недостатками указанных систем являются большая длина и малая кратность изменения фокусного расстояния, кроме того, во второй описываемой системе отсутствует возможность эффективной работы с приемником, имеющим внутри охлаждаемую диафрагму.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой оптической системе, принятой за прототип, является оптическая система тепловизионного прибора с двумя полями зрения (см. патент на полезную модель RU 149238 U1, МПК7 G02B 13/14, опубл. 27.012.2014 г.), состоящая из расположенных вдоль оптической оси первого компонента, содержащего первую отрицательную и вторую положительную выпукло-вогнутые линзы и третью положительную вогнуто-выпуклую линзу, второго компонента, содержащего первую и вторую отрицательные вогнуто-выпуклые линзы и третью положительную двояковыпуклую линзу, третьего компонента, содержащего первую положительную и вторую отрицательную вогнуто-выпуклые линзы, третью положительную выпукло-вогнутую линзу и четвертую положительную вогнуто-выпуклую линзу, и фотоприемного устройства. Изменение поля зрения осуществляется вводом-выводом второго компонента в оптический тракт в пространстве между первым и третьим компонентами. Оптическая система работает с относительным отверстием 1:4, в узком поле зрения фокусное расстояние объектива f’max=230 мм, в широком поле зрения - f’min=34 мм, длина L=159,7 мм. Кратность изменения фокусного расстояния (поля зрения) М=f’max/f’min=6,76×. Описываемая система имеет достаточно высокое качество изображения при минимальном фокусном расстоянии в пределах всего поля зрения, а при максимальном фокусном расстоянии высокое качество обеспечивается только для центра поля зрения. Для обеспечения работы системы при изменении температуры оптимальным является перемещение третьей линзы первого компонента. Однако в широком поле зрения выбранный способ требует большого перемещения этой линзы и при этом качество изображения значительно хуже, чем в нормальных температурных условиях. Кроме того, первый компонент системы имеет большую массу за счет наличия в нем двух линз из германия большого диаметра и толщины. При общей массе оптических элементов m=276 г масса первого компонента составляет m1=263 г.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является улучшение эксплуатационных возможностей за счет обеспечения эффективной работы системы при изменении температуры в двух полях зрения при сохранении габаритов, уменьшении массы и высоком качестве изображения.
Указанная цель достигается тем, что в оптической системе тепловизионного прибора с двумя полями зрения, состоящей из расположенных вдоль оптической оси первого компонента, содержащего первую и вторую выпукло-вогнутые линзы и третью линзу, второго компонента, установленного с возможностью ввода-вывода в оптический тракт и содержащего первую отрицательную вогнуто-выпуклую, вторую и третью линзы, третьего компонента, содержащего первую положительную, вторую отрицательную вогнуто-выпуклую и третью положительную выпукло-вогнутую линзы, и фотоприемного устройства, в первом компоненте первая линза выполнена положительной, вторая выполнена отрицательной и третья линза выполнена положительной выпукло-вогнутой, причем вторая и третья линзы установлены с возможностью совместного перемещения вдоль оптической оси, во втором компоненте вторая линза выполнена двояковыпуклой, третья линза выполнена отрицательной вогнуто-выпуклой, в третьем компоненте первая линза выполнена двояковыпуклой.
На фигуре 1 представлена схема оптической системы тепловизионного прибора с двумя полями зрения.
На фигуре 2 представлены графики функции концентрации энергии (ФКЭ) системы в узком поле зрения для температур 20, 60 и минус 50°C.
На фигуре 3 представлены графики функции концентрации энергии (ФКЭ) системы в широком поле зрения для температур 20, 60 и минус 50°C.
Оптическая система состоит из расположенных вдоль оптической оси первого компонента I, содержащего первую положительную 1, вторую отрицательную 2 и третью положительную 3 выпукло-вогнутые линзы, второго компонента II, содержащего первую отрицательную вогнуто-выпуклую линзу 4, вторую двояковыпуклую линзу 5 и третью отрицательную вогнуто-выпуклую линзу 6, третьего компонента III, содержащего первую двояковыпуклую линзу 7, вторую отрицательную вогнуто-выпуклую линзу 8 и третью положительную выпукло-вогнутую линзу 9, и фотоприемного устройства 10 с охлаждаемой диафрагмой 11. Линзы 2 и 3 первого компонента I установлены с возможностью совместного перемещения вдоль оптической оси. Второй компонент II установлен с возможностью ввода-вывода в оптический тракт.
В таблице 1 приведены технические характеристики системы, работающей в среднем инфракрасном диапазоне спектра.
В таблице 2 приведены конструктивные параметры системы.
В таблице 3 приведены значения перемещений Δ1 и Δ2 линз 2, 3 первого компонента I в зависимости от температуры окружающей среды для узкого и широкого полей зрения соответственно.
В узком поле зрения, соответствующем максимальному фокусному расстоянию, оптическая система работает следующим образом: излучение от бесконечно удаленного объекта проходит через линзы 1-3 первого компонента I и фокусируется в плоскости промежуточного изображения, затем проходит через линзы 7-9 третьего компонента III и попадает в фотоприемное устройство 10, в плоскости чувствительных элементов которого формируется изображение, при этом охлаждаемая диафрагма 11 фотоприемного устройства 10 выполняет функцию апертурной диафрагмы системы.
В широком поле зрения, соответствующем минимальному фокусному расстоянию, излучение проходит через линзы 1-3 первого I и 4-6 второго II компонентов и фокусируется в той же плоскости промежуточного изображения, затем проходит через линзы 7-9 третьего компонента III и попадает в фотоприемное устройство 10, при этом изображение формируется в той же плоскости чувствительных элементов и охлаждаемая диафрагма 11 фотоприемного устройства 10 является апертурной диафрагмой системы.
Изменения поля зрения (фокусного расстояния) оптической системы осуществляется вводом-выводом второго компонента II в оптический тракт в пространстве между первым I и третьим III компонентами.
Компенсация температурной расфокусировки изображения осуществляется совместным перемещением линз 2 и 3 вдоль оптической оси в соответствии с приведенными в таблице 3 значениями.
Оптическая система тепловизионного прибора с двумя полями зрения работает с относительным отверстием 1:4, в узком поле зрения фокусное расстояние f’max=230 мм, в широком поле зрения - f’min=33,5 мм, длина L=161 мм. Кратность изменения фокусного расстояния (поля зрения) М=f’max/f’min=6,87×. Общая масса оптических элементов m=89 г, при этом масса первого компонента составляет m1=77 г.
Из графиков, приведенных на фигурах 2 и 3, следует, что в оптической системе обеспечивается высокое качество изображение в пределах всего поля зрения как при минимальном, так и при максимальном фокусных расстояниях в диапазоне температур от минус 50 до плюс 60°C. При этом масса оптических элементов системы меньше, чем в прототипе, в 3 раза.
Таким образом, выполнение оптической системы тепловизионного прибора с двумя полями зрения в соответствии с предлагаемым техническим решением позволяет улучшить ее эксплуатационные возможности за счет обеспечения эффективной работы при изменении температуры, при этом существенно уменьшена масса и достигнуто высокое качество изображения в двух полях зрения.
Claims (1)
- Оптическая система тепловизионного прибора с двумя полями зрения, состоящая из расположенных вдоль оптической оси первого компонента, содержащего первую и вторую выпукло-вогнутые линзы и третью линзу, второго компонента, установленного с возможностью ввода-вывода в оптический тракт и содержащего первую отрицательную вогнуто-выпуклую, вторую и третью линзы, третьего компонента, содержащего первую положительную, вторую отрицательную вогнуто-выпуклую и третью положительную выпукло-вогнутую линзы, и фотоприемного устройства, отличающаяся тем, что в первом компоненте первая линза выполнена положительной, вторая выполнена отрицательной и третья линза выполнена положительной выпукло-вогнутой, причем вторая и третья линзы установлены с возможностью совместного перемещения вдоль оптической оси, во втором компоненте вторая линза выполнена двояковыпуклой, третья линза выполнена отрицательной вогнуто-выпуклой, в третьем компоненте первая линза выполнена двояковыпуклой.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015152711A RU2608395C1 (ru) | 2015-12-08 | 2015-12-08 | Оптическая система тепловизионного прибора с двумя полями зрения |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015152711A RU2608395C1 (ru) | 2015-12-08 | 2015-12-08 | Оптическая система тепловизионного прибора с двумя полями зрения |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2608395C1 true RU2608395C1 (ru) | 2017-01-18 |
Family
ID=58455940
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015152711A RU2608395C1 (ru) | 2015-12-08 | 2015-12-08 | Оптическая система тепловизионного прибора с двумя полями зрения |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2608395C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2663313C1 (ru) * | 2017-07-28 | 2018-08-03 | Публичное акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" | Телеобъектив с двумя полями зрения для средней ИК области спектра |
RU208115U1 (ru) * | 2021-07-26 | 2021-12-03 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (АО "НПО ГИПО") | Оптическая система тепловизионного прибора с двумя полями зрения |
RU2783763C1 (ru) * | 2021-07-26 | 2022-11-17 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (АО "НПО ГИПО") | Оптическая система тепловизионного прибора с двумя полями зрения |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20120057223A1 (en) * | 2010-09-02 | 2012-03-08 | Raytheon Company | Dual field of view refractive optical system with external pupil and internal stabilization |
RU2481602C1 (ru) * | 2011-09-21 | 2013-05-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (ОАО "НПО ГИПО") | Двухспектральный объектив с дискретно изменяемым фокусным расстоянием |
CN103149667A (zh) * | 2013-01-31 | 2013-06-12 | 浙江大立科技股份有限公司 | 紧凑型中波红外双视场光学*** |
RU149238U1 (ru) * | 2014-09-23 | 2014-12-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (ОАО "НПО ГИПО") | Оптическая система тепловизионного прибора с двумя полями зрения |
RU2567126C1 (ru) * | 2014-12-23 | 2015-11-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (ОАО "НПО ГИПО") | Устройство для формирования инфракрасного изображения |
-
2015
- 2015-12-08 RU RU2015152711A patent/RU2608395C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20120057223A1 (en) * | 2010-09-02 | 2012-03-08 | Raytheon Company | Dual field of view refractive optical system with external pupil and internal stabilization |
RU2481602C1 (ru) * | 2011-09-21 | 2013-05-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (ОАО "НПО ГИПО") | Двухспектральный объектив с дискретно изменяемым фокусным расстоянием |
CN103149667A (zh) * | 2013-01-31 | 2013-06-12 | 浙江大立科技股份有限公司 | 紧凑型中波红外双视场光学*** |
RU149238U1 (ru) * | 2014-09-23 | 2014-12-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (ОАО "НПО ГИПО") | Оптическая система тепловизионного прибора с двумя полями зрения |
RU2567126C1 (ru) * | 2014-12-23 | 2015-11-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (ОАО "НПО ГИПО") | Устройство для формирования инфракрасного изображения |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2663313C1 (ru) * | 2017-07-28 | 2018-08-03 | Публичное акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" | Телеобъектив с двумя полями зрения для средней ИК области спектра |
RU208115U1 (ru) * | 2021-07-26 | 2021-12-03 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (АО "НПО ГИПО") | Оптическая система тепловизионного прибора с двумя полями зрения |
RU2783763C1 (ru) * | 2021-07-26 | 2022-11-17 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (АО "НПО ГИПО") | Оптическая система тепловизионного прибора с двумя полями зрения |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2017533004A5 (ru) | ||
RU140705U1 (ru) | Объектив для ик-области спектра | |
RU2630195C1 (ru) | Инфракасный телеобъектив с двумя полями зрения | |
JP2013080130A5 (ru) | ||
CN104914557B (zh) | 非制冷切换式双视场红外光学*** | |
RU2608395C1 (ru) | Оптическая система тепловизионного прибора с двумя полями зрения | |
RU2570062C1 (ru) | Оптическая система тепловизионного прибора с двумя полями зрения | |
RU2663313C1 (ru) | Телеобъектив с двумя полями зрения для средней ИК области спектра | |
RU149238U1 (ru) | Оптическая система тепловизионного прибора с двумя полями зрения | |
RU2543693C1 (ru) | Оптическая тепловизионная система для средней ик-области спектра | |
RU161895U1 (ru) | Оптическая система тепловизионного прибора с двумя полями зрения | |
RU2630194C1 (ru) | Светосильный объектив | |
KR101235579B1 (ko) | 적외선 현미경 렌즈모듈 | |
RU2694557C1 (ru) | Инфракрасная система с двумя полями зрения | |
RU2646401C1 (ru) | Оптическая система тепловизионного прибора с двумя полями зрения | |
RU2621366C1 (ru) | Компактный объектив среднего ик диапазона | |
CN104991332A (zh) | 连续变焦非制冷红外热像仪 | |
RU2603449C1 (ru) | Оптическая система тепловизионного прибора с двумя полями зрения | |
RU152546U1 (ru) | Устройство для формирования инфракрасного изображения | |
RU158920U1 (ru) | Оптическая система тепловизионного прибора с двумя полями зрения | |
RU173868U1 (ru) | Оптическая система тепловизионного прибора с двумя полями зрения | |
WO2014197066A3 (en) | Single element radiometric lens | |
RU2624658C1 (ru) | Инфракрасная система с двумя полями зрения | |
MY168548A (en) | Compound lens for solar heat collection | |
RU156835U1 (ru) | Оптическая система тепловизионного прибора |