×
09.08.2018
218.016.7ad7

ВАРИОСИСТЕМА ДЛЯ ИНФРАКРАСНОЙ ОБЛАСТИ СПЕКТРА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Вариосистема состоит из фокусирующего объектива, содержащего последовательно расположенные неподвижный первый компонент в виде положительной выпукло-вогнутой линзы, подвижные второй и третий компоненты, установленные с возможностью перемещения вдоль оптической оси, проекционного объектива и приемника излучения с охлаждаемой диафрагмой. В фокусирующем объективе второй подвижный компонент - отрицательная выпукло-вогнутая линза, третий - двояковогнутая линза, и введен четвертый неподвижный компонент, содержащий две положительные и одну отрицательную выпукло-вогнутые линзы. Проекционный объектив - одиночная положительная выпукло-вогнутая линза. Выполняются соотношения: 0,25
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в тепловизионных приборах с плавным изменением угловых размеров наблюдаемого пространства.

Известна инфракрасная камера с вариообъективом большой кратности (см. патент US 8379091 В2, МПК7 H04N 5/33, публ. 19.02.2013 г.), предназначенная для работы в среднем инфракрасном диапазоне спектра. Вариообъектив содержит четыре компонента: первый и четвертый неподвижные, второй и третий установлены с возможностью перемещения вдоль оптической оси. Общее число линз в объективе - десять: две из них в первом компоненте, три - во втором, одна - в третьем и четыре - в четвертом компоненте. Фокусное расстояние вариообъектива изменяется от 21 (f'min) до 420 (f'max) мм, кратность изменения фокусного расстояния М = f'max/f'min=20×, относительное отверстие 1:4. Длина оптической системы L от первой поверхности входной линзы до плоскости изображения составляет 358 мм; коэффициент телеукорочения TL=L/f'max=0,85, при этом первый из подвижных компонентов перемещается на 55 мм, а второй - на 40 мм. Для обеспечения компактности камеры в пространстве между линзами четвертого компонента установлены два плоских зеркала, изменяющих направление оптической оси.

Недостатком этого вариообъектива является большое число оптических элементов и то, что два из них содержатся в первом компоненте, существенно увеличивая этим его массу (определяющим является большой диаметр элементов), что ухудшает габаритно-массовые характеристики камеры в целом.

Также известна вариосистема для среднего инфракрасного диапазона (см. патент CN 102590990 А, МПК7 G02B 15/173, 15/20, 17/06, публ. 18.07.2012 г.), содержащая семь компонентов, из которых четыре неподвижные, а три установлены с возможностью перемещения вдоль оптической оси. В системе десять линз, три из них содержат асферические поверхности, а одна - с асферо-дифракционной поверхностью. Фокусное расстояние вариосистемы изменяется от 25 до 750 мм, кратность изменения фокусного расстояния М=30×, относительное отверстие 1:4. Длина оптической системы L от первой поверхности входной линзы до плоскости изображения составляет 520,9 мм; коэффициент телеукорочения TL=0,7, при этом первый из подвижных компонентов перемещается на 70,85 мм, а второй - на 33,4 мм, третий - на 16 мм. Для обеспечения компактности вариосистемы используются два плоских зеркала, изменяющих направление оптической оси.

К недостаткам этой вариосистемы можно отнести наличие трех подвижных компонентов, причем один из них имеет большую величину перемещения, а также большое число оптических элементов, в том числе с асферическими поверхностями.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой вариосистеме, принятой в качестве прототипа, является вариосистема для средней инфракрасной области спектра (см. патент US 7961382 В2, МПК7 G02B 15/14, G02B 13/14, G02B 21/00, публ. 14.06.2011 г. схема на фиг. 2а), состоящая из фокусирующего объектива с плавно изменяемым фокусным расстоянием, проекционного объектива и приемника излучения с охлаждаемой диафрагмой. Фокусирующий объектив содержит неподвижный первый компонент, выполненный в виде положительной выпукло-вогнутой линзы, и подвижные второй и третий компоненты, установленные с возможностью перемещения вдоль оптической оси, из которых второй выполнен в виде двояковогнутой и положительной выпукло-вогнутой линз, а третий - в виде двух положительных выпукло-вогнутых линз и отрицательной выпукло-вогнутой линзы. Проекционный объектив содержит пять линз, из которых первая - отрицательная вогнуто-выпуклая, вторая - положительная выпукло-вогнутая, третья - двояковогнутая, четвертая - отрицательная выпукло-вогнутая, пятая - двояковыпуклая. Фокусное расстояние вариосистемы изменяется от 17,6 до 440 мм; кратность изменения фокусного расстояния М=25×. Для фокусных расстояний первого f'I, второго f'II, третьего f'III компонентов и максимального фокусного расстояния f'max вариосистемы выполняются следующие соотношения: f'I/f'max = 0,35 f'II/f'max = -0,06; f'III/f'max = 0,09. Система работает с относительным отверстием 1:4; общая длина оптической схемы L составляет 333,4 мм, при этом длина фокусирующего объектива от первой поверхности входной линзы до плоскости промежуточного изображения - 234,55 мм, длина проекционного объектива от плоскости промежуточного изображения до плоскости чувствительных элементов приемника излучения - 98,85 мм. Коэффициент телеукорочения вариосистемы TL = 0,75; величина перемещения первого подвижного компонента - 85,4 мм, второго - 45 мм. Фокусирующий объектив формирует промежуточное изображение, которое проекционным объективом переносится в плоскость чувствительных элементов приемника излучения (увеличение проекционного объектива β=-1,15). В описанной системе одиннадцать линз, из них шесть в фокусирующем объективе, а пять - в проекционном. Четыре линзы фокусирующего объектива и три линзы проекционного объектива содержат асферические поверхности, причем в фокусирующем объективе первая поверхность входной линзы выполнена асферической, а вторая - асферо-дифракционной. В качестве материалов линз используются германий, кремний, селенид цинка, AMTIRI, IRG2.

Недостатком описанной вариосистемы является большое значение коэффициента телеукорочения и большая величина перемещения подвижных компонентов, а также большое общее число оптических элементов, в том числе с асферическими поверхностями.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является улучшение габаритно-массовых характеристик вариосистемы путем уменьшения коэффициента телеукорочения и величины перемещения подвижных компонентов при обеспечении высокой кратности изменения фокусного расстояния и упрощении конструкции.

Поставленная задача решается за счет того, что в вариосистеме для инфракрасной области спектра, состоящей из фокусирующего объектива, содержащего последовательно расположенные вдоль оптической оси неподвижный первый компонент, выполненный в виде положительной выпукло-вогнутой линзы, подвижные второй и третий компоненты, установленные с возможностью перемещения вдоль оптической оси, проекционного объектива и приемника излучения с охлаждаемой диафрагмой, в фокусирующем объективе второй подвижный компонент выполнен в виде отрицательной выпукло-вогнутой линзы, третий подвижный компонент выполнен в виде двояковогнутой линзы, кроме того, дополнительно введен четвертый неподвижный компонент, содержащий две положительные и одну отрицательную выпукло-вогнутые линзы, а проекционный объектив выполнен в виде одиночной положительной выпукло-вогнутой линзы, при этом выполняются следующие условия:

0,25<f'I/f'max<0,33;

0,15<|f'II/f'max|<0,25;

0,02<|f'III/f'max|<0,04;

0,03<f'IV/f'max<0,05;

0,07 f'max<d4<0,15 f'max;

1,2<|βПО|<1,5,

где f'I, f'II, f'III, f'IV - фокусные расстояния первого, второго, третьего и четвертого компонентов;

f'max - максимальное фокусное расстояние вариосистемы;

d4 - расстояние между последней линзой четвертого компонента и линзой проекционного объектива;

βПО - увеличение проекционного объектива.

На фигуре 1 представлена оптическая схема вариосистемы для инфракрасной области спектра.

На фигуре 2 представлена оптическая схема вариосистемы с ходом лучей, соответствующим расположению компонентов при максимальном фокусном расстоянии 500 мм (а) и при минимальном фокусном расстоянии 20 мм (б).

Вариосистема состоит из фокусирующего объектива ФО, содержащего последовательно расположенные вдоль оптической оси неподвижный первый компонент I, выполненный в виде положительной выпукло-вогнутой линзы 1, подвижные второй компонент II, выполненный в виде отрицательной выпукло-вогнутой линзы 2, и третий компонент III, выполненный в виде двояковогнутой линзы 3, установленные с возможностью перемещения вдоль оптической оси, неподвижный четвертый компонент IV, выполненный в виде двух положительных выпукло-вогнутых линз 4, 5 и отрицательной выпукло-вогнутой линзы 6, проекционного объектива ПО, выполненного в виде положительной выпукло-вогнутой линзы 7 и приемника излучения 8, с охлаждаемой диафрагмой 9.

Для фокусных расстояний первого, второго, третьего, четвертого компонентов, расстояния между последней линзой четвертого компонента и линзой проекционного объектива и максимального фокусного расстояния вариосистемы выполняются соотношения: 0,25<f'I/f'max<0,33; 0,15<|f'II/f'max|<0,25; 0,02<|f'III/f'max|<0,04; 0,03<f'IV/f'max<0,05; 0,07f'max<d4<0,15f'max. Увеличение проекционного объектива выбирается из условия: 1,2<|βПО|<1,5.

В таблице 1 приведены технические характеристики заявляемой вариосистемы.

В таблице 2 приведены конструктивные параметры примера конкретного исполнения оптической схемы заявляемой вариосистемы.

1), 5) - асферо-дифракционные поверхности;

2), 3), 4) - асферические поверхности;

d1, d2, d3 - переменные воздушные промежутки.

В таблице 3 приведены значения переменных воздушных промежутков d1, d2, d3 для некоторых значений фокусного расстояния вариосистемы.

В таблице 4 приведены условия, выполняемые в заявляемой вариосистеме для конкретного примера исполнения, приведенного в таблице 2.

Как следует из таблицы 1, фокусное расстояние вариосистемы изменяется от 20 до 500 мм, т.е. кратность его изменения М=25×. Длина оптической системы составляет 269,3 мм, при этом длина фокусирующего объектива от первой поверхности входной линзы до плоскости промежуточного изображения - 206,25 мм, длина проекционного объектива от плоскости промежуточного изображения до плоскости чувствительных элементов приемника излучения - 63,05 мм; коэффициент телеукорочения TL=0,54, что в 1,4 раза меньше, чем в прототипе. Из приведенных в таблице 3 значений переменных воздушных промежутков следует, что перемещение второго подвижного компонента от его начального положения составляет 54,1 мм, что в 1,6 раза меньше, чем в прототипе, а перемещение третьего подвижного компонента, составляющее 34,2 мм, в 1,3 раза меньше, чем в прототипе.

Уменьшение коэффициента телеукорочения вариосистемы и величины перемещения подвижных компонентов обеспечивается выполнением для фокусных расстояний компонентов фокусирующего объектива и увеличения проекционного объектива условий, приведенных в таблице 4.

Вариосистема для инфракрасной области спектра работает следующим образом: излучение от бесконечно удаленного объекта проходит через линзы 1-6 фокусирующего объектива ФО, при этом подвижные линзы 2 и 3 занимают положение, соответствующее фокусному расстоянию f'max=500 мм (см. фиг. 2а), и фокусируется в плоскости промежуточного изображения, затем линзой 7 проекционного объектива ПО переносится в плоскость чувствительных элементов приемника излучения 8. Диаметр пучка излучения определяется диаметром охлаждаемой диафрагмы 9 приемника излучения 8.

При одновременном перемещении линз 2 и 3 фокусирующего объектива ФО, в соответствии с приведенными в таблице 3 значениями переменных воздушных промежутков, осуществляется плавное изменение фокусного расстояния вариосистемы до f'min=20 мм (см. фиг. 2б). При этом излучение сначала фокусируется в плоскости промежуточного изображения, а затем линзой 7 проекционного объектива ПО переносится в плоскость чувствительных элементов приемника излучения 8. Положение плоскости промежуточного изображения и положение плоскости чувствительных элементов приемника излучения при изменении фокусного расстояния остаются неизменными.

Таким образом, выполнение вариосистемы для инфракрасной области спектра в соответствии с предлагаемым техническим решением обеспечивает высокую кратность изменения фокусного расстояния при упрощении конструкции и уменьшении коэффициента телеукорочения и величины перемещения подвижных компонентов, что позволяет улучшить ее габаритно-массовые характеристики.


ВАРИОСИСТЕМА ДЛЯ ИНФРАКРАСНОЙ ОБЛАСТИ СПЕКТРА
ВАРИОСИСТЕМА ДЛЯ ИНФРАКРАСНОЙ ОБЛАСТИ СПЕКТРА
ВАРИОСИСТЕМА ДЛЯ ИНФРАКРАСНОЙ ОБЛАСТИ СПЕКТРА
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 45.
13.01.2017
№217.015.85fc

Оптическая система тепловизионного прибора с двумя полями зрения

Оптическая система тепловизионного прибора состоит из расположенных вдоль оптической оси неподвижного первого компонента, содержащего первую отрицательную, вторую положительную и третью отрицательную выпукло-вогнутые линзы, подвижного второго компонента, содержащего первую отрицательную, вторую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002603449
Дата охранного документа: 27.11.2016
13.01.2017
№217.015.8d28

Теплопеленгатор

Изобретение относится к оптико-электронным приборам и может использоваться для поиска, обнаружения и определения координат теплоизлучающих объектов в полусферической зоне обзора. Технический результат заключается в создании компактного быстродействующего теплопеленгатора с уменьшенными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002604959
Дата охранного документа: 20.12.2016
13.01.2017
№217.015.9140

Устройство контроля и управления тепловизионными каналами

Изобретение относится к электронному приборостроению и предназначено для контроля и управления тепловизионными каналами (ТВК). Техническим результатом является расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения проверки работоспособности ТВК, не имеющих органов ручного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002605934
Дата охранного документа: 27.12.2016
13.01.2017
№217.015.91b5

Запорный клапан

Изобретение относится к криогенной технике, и предназначено для перекрытия при вакуумировании и для заправки газообразным криоагентом охладителей. Запорный клапан содержит корпус с двумя присоединительными патрубками, шток с выполненным на его конце ключом, сальниковое уплотнение штока, кольцо...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002605673
Дата охранного документа: 27.12.2016
24.08.2017
№217.015.94dc

Оптическая система тепловизионного прибора с двумя полями зрения

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,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002608395
Дата охранного документа: 18.01.2017
25.08.2017
№217.015.b4bb

Оптическая система тепловизионного прибора

Изобретение может быть использовано при создании тепловизионных приборов с охлаждаемыми матричными фотоприемными устройствами. Оптическая система состоит из последовательно расположенных вдоль оптической оси входного объектива, формирующего промежуточное изображение и содержащего первую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002614167
Дата охранного документа: 23.03.2017
25.08.2017
№217.015.c1b5

Многоканальная оптико-локационная система

Многоканальная оптико-локационная система содержит тепловизионный, телевизионный и инфракрасный коротковолновый каналы наблюдения с общим зеркальным телескопом, излучающий и приемный лазерные каналы, широкоспектральный и два узкоспектральных излучателя, приемо-передающий телескоп,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002617459
Дата охранного документа: 25.04.2017
25.08.2017
№217.015.d1b5

Двухспектральная оптическая система

Двухспектральная оптическая система содержит главное вогнутое асферическое зеркало с центральным отверстием, вторичное выпуклое асферическое зеркало, спектроделитель, тепловизионный канал с первым, вторым и третьим объективами, а также фотоприемным устройством и устройством переключения потоков...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621782
Дата охранного документа: 07.06.2017
26.08.2017
№217.015.d912

Оптическая система тепловизионного прибора

Изобретение относится к области оптического приборостроения и касается оптической системы тепловизионного прибора. Оптическая система включает в себя объектив, приемник излучения с охлаждаемой диафрагмой, блок обработки информации, датчик температуры, блок позиционирования и блок обработки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002623417
Дата охранного документа: 26.06.2017
26.08.2017
№217.015.de88

Дифракционное устройство

Изобретение относится к оптике, а именно к дифракционному устройству, имеющему нарезную решетку с отражательной поверхностью, и может быть использовано, преимущественно, в качестве оптического элемента в мощных лазерных системах для селективного усиления генерируемого излучения. Сущность...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002624661
Дата охранного документа: 05.07.2017
Показаны записи 1-10 из 64.
10.05.2013
№216.012.3ea3

Двухспектральный объектив с дискретно изменяемым фокусным расстоянием

Объектив может быть использован в тепловизионных приборах с дискретно изменяемым полем зрения. Объектив состоит из неподвижного компонента, содержащего первую положительную выпукло-вогнутую линзу, вторую выпукло-вогнутую линзу и третью выпукло-вогнутую отрицательную линзу, и подвижного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481602
Дата охранного документа: 10.05.2013
10.06.2013
№216.012.49ee

Приемно-передающее оптическое устройство

Устройство может быть использовано в различных спектральных диапазонах для обнаружения источников излучения. Устройство содержит сферический обтекатель, плоское зеркало с осевым отверстием, расположенное под углом к оптической оси, объектив, оптически связанный с фотоприемным устройством,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484506
Дата охранного документа: 10.06.2013
10.09.2013
№216.012.676b

Комбинированный способ управления расходованием топлива ракетной двигательной установки с многократным включением и комбинированная система управления расходованием топлива

Группа изобретений относится к ракетной технике и предназначена для формирования управляющих команд на средства регулирования секундного расхода компонентов топлива в процессе полета разгонного блока. Способ заключается в поддержании заданного соотношения секундных расходов компонентов топлива...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492122
Дата охранного документа: 10.09.2013
27.10.2013
№216.012.79d4

Способ сухого тушения кокса

Изобретение относится к области металлургии. Способ сухого тушения кокса включает загрузку кокса в форкамеру установки сухого тушения кокса и охлаждение его в камере тушения циркулирующими инертными газами. Горячий валовый кокс загружают в форкамеру вместе с брикетами на основе каменных углей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496850
Дата охранного документа: 27.10.2013
27.01.2014
№216.012.9b42

Головной отсек летательного аппарата

Изобретение относится к авиационной и ракетно-космической технике, а именно к головным отсекам (ГО) летательных аппаратов (ЛА). ГО ЛА содержит переднюю панель в виде клина с плоскими иллюминаторами, осесимметричную с переменным сечением боковую обечайку со стыковочным шпангоутом, складную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002505452
Дата охранного документа: 27.01.2014
10.04.2014
№216.012.b2e5

Способ и система защиты воздушных судов от ракет переносных зенитных ракетных комплексов

Для защиты воздушного судна от управляемых ракет с инфракрасными головками самонаведения определяют факт пуска одной или нескольких ракет, генерируют лазерное излучение с плотностью, превышающей плотность мощности теплового излучения двигателя воздушного судна, и посылают в точку нахождения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002511513
Дата охранного документа: 10.04.2014
20.05.2014
№216.012.c40d

Устройство формирования изображения

Изобретение относится к оптико-электронному приборостроению и может быть использовано в тепловизионных устройствах с субматричным фотоприемным устройством. Техническим результатом является снижение погрешности выходного сигнала при эксплуатации устройства при выходе значений потока излучения от...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515948
Дата охранного документа: 20.05.2014
20.08.2014
№216.012.e907

Оптическая система тепловизионного прибора

Использование: относится к оптико-электронному приборостроению и может быть использовано в тепловизионных устройствах с матричными фотоприемными устройсвами. Цель: повышение разрешающей способности оптической системы тепловизионного прибора при сохранении ее компактности. Сущность изобретения:...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525463
Дата охранного документа: 20.08.2014
10.02.2015
№216.013.21ea

Система формирования изображения

Система может быть использована при создании оптических систем нашлемных дисплеев, например, для индивидуальной экипировки бойца. Система содержит первый компонент - комбинер, установленный под углом к оптической оси системы, второй компонент, содержащий первую двояковыпуклую линзу и вторую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002540135
Дата охранного документа: 10.02.2015
10.02.2015
№216.013.21eb

Астровизирующий прибор

Изобретение относится к области навигационного приборостроения и может найти применение в системах астроориентации и астронавигации космических аппаратов и авиационной техники. Технический результат - повышение точности. Для этого прибор содержит входную оптическую систему с объективом, в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002540136
Дата охранного документа: 10.02.2015
+ добавить свой РИД