×
09.05.2019
219.017.4c0b

ИНФРАКРАСНЫЙ ТЕЛЕСКОП С ДВУМЯ УВЕЛИЧЕНИЯМИ ДЛЯ ДАЛЬНЕЙ ИК-ОБЛАСТИ СПЕКТРА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002348955
Дата охранного документа
10.03.2009
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Телескоп может быть использован в оптических системах тепловизоров, в том числе, содержащих сканирующие элементы, устанавливаемые в выходном зрачке телескопической системы. Телескоп имеет действительное и неизменяемое при смене увеличения положение выходного зрачка за окуляром телескопа. Положительный объектив телескопа включает положительный и отрицательный мениски, обращенные вогнутостью к плоскости выходного зрачка. В окуляре вторая отрицательная и третья двояковыпуклая подвижные линзы имеют по два фиксированных положения на оптической оси и малые подвижки вдоль оптической оси. Четвертый отрицательный мениск обращен выпуклостью к плоскости выходного зрачка. Последний положительный компонент - мениск, обращенный вогнутостью к выходному зрачку. Все преломляющие поверхности выполнены сферическими. Передний фокус окуляра при меньшем увеличении является действительным, при большем - мнимым. Параметры телескопа связаны соотношениями, указанными в формуле изобретения. Технический результат - повышение технологичности оптических деталей, снижение трудоемкости изготовления, улучшение условий фиксации подвижных объектов при смене увеличения при сохранении дифракционного качества изображения. 5 ил., 10 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области оптического приборостроения, а именно к инфракрасным (ИК) телескопическим (афокальным) системам со сменой увеличения для дальней ИК-области спектра, и может быть использовано в оптических системах тепловизоров, в том числе содержащих сканирующие элементы, устанавливаемые в выходном зрачке телескопической системы.

При смене увеличения в тепловизорах обычно реализуется два увеличения: при малом увеличении и соответственно широком поле осуществляется поиск объектов наблюдения; при большом увеличении и узком поле - распознавание объектов.

Известны оптические системы инфракрасных телескопов для дальней ИК-области спектра, в которых дискретная смена увеличения осуществляется путем выведения из нее дополнительных компонентов. Так, оптическая система инфракрасного телескопа [Патент РФ №2199143, 2003. Телескоп с дискретным изменением увеличения для дальней ИК-области спектра], обеспечивающая кратность смены увеличения, равную трем, содержит восемь линз, три из которых выводятся из хода лучей при смене увеличения, при этом компоненты имеют две асферические поверхности. Основной недостаток таких телескопов - наличие дополнительных линз, ведущее к повышению стоимости и снижению коэффициента пропускания, а также увеличение габаритных размеров.

Известны оптические системы инфракрасных телескопов для дальней ИК-области спектра, в которых смена увеличения осуществляется путем перемещения компонентов вдоль оптической оси [ЕПВ №0278777, 1988. Dual magnification infra-red telescope]. Оптическая система этого телескопа, обеспечивающая двукратное изменение увеличения, содержит также 10 линз. Основной недостаток - большое количество линзовых компонентов, снижающее коэффициент пропускания излучения, а также потеря объекта при смене увеличения.

Наиболее близким по технической сущности, принятым за прототип, является инфракрасный телескоп с двумя увеличениями для дальней ИК-области спектра [Патент РФ №2172971, 2001. Инфракрасный телескоп с двумя увеличениями], содержащий линзовые положительные объектив и окуляр, имеющий действительное и неизменяемое при смене увеличения положение выходного зрачка за окуляром телескопа, включающий расположенные по ходу лучей первый положительный компонент, в состав которого входит положительный мениск, обращенный вогнутостью к плоскости выходного зрачка телескопа, вторую отрицательную подвижную линзу, имеющую два фиксированных положения на оптической оси для смены увеличения, а также малые подвижки вдоль оптической оси в этих фиксированных положениях, третью двояковыпуклую линзу, четвертый отрицательный мениск и последнюю положительную линзу, при этом отношение радиусов кривизны второй поверхности четвертого отрицательного мениска и первой поверхности первого положительного мениска по абсолютной величине не менее 0,2. Телескоп содержит три асферические поверхности и дифракционный оптический элемент на одной из них, а именно: первая поверхность третьей положительной линзы, первая поверхность последней положительной линзы и вторая поверхность первого положительного мениска являются асферическими, на последней из них сформирован дифракционный оптический элемент в виде киноформа. Телескоп имеет двукратную смену увеличения: узкое поле 4° при увеличении 9,2х; широкое поле 8° при увеличении 4,6х.

Основным недостатком прототипа является наличие в телескопе большого числа нетехнологичных поверхностей: асферических и киноформа, что повышает трудоемкость изготовления и стоимость инфракрасного телескопа. Кроме того, при перемещении второй отрицательной подвижной линзы вдоль оптической оси из одного фиксированного положения в другое происходит потеря объекта из поля зрения, что создает трудности при фиксации подвижных объектов.

Достижение дифракционного качества изображения при одновременном соблюдении специфического для сканирующих тепловизоров требования по уменьшению эффекта Нарцисса от преломляющих поверхностей в оптической системе инфракрасного телескопа - прототипа с двумя увеличениями при выполнении всех его поверхностей сферическими невозможно из-за наличия больших остаточных аберраций, из которых наибольшее значение имеют хроматизм положения, сферическая аберрация и аберрации главных лучей и широких пучков лучей. Влияние этих аберраций становится еще существеннее при повышении кратности смены увеличения более двух; последнее часто бывает необходимым для создания оптимальных условий по обнаружению и распознаванию объектов в инфракрасном диапазоне спектра.

Предложен инфракрасный телескоп с двумя увеличениями для дальней ИК-области спектра, отличающимися по величине не менее чем в два раза, содержащий линзовые положительные объектив и окуляр, имеющий действительное и неизменяемое при смене увеличения положение выходного зрачка за окуляром телескопа. Телескоп включает расположенные по ходу лучей первый положительный компонент, в состав которого входит положительный мениск, обращенный вогнутостью к плоскости выходного зрачка телескопа, вторую отрицательную подвижную линзу, имеющую два фиксированных положения на оптической оси для смены увеличения, а также малые подвижки вдоль оптической оси в этих фиксированных положениях, третью двояковыпуклую линзу, четвертый отрицательный мениск и последнюю положительную линзу, при этом отношение радиусов кривизны второй поверхности четвертого отрицательного мениска и первой поверхности первого положительного мениска по абсолютной величине не менее 0,2. В первый положительный компонент дополнительно введен отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к плоскости выходного зрачка телескопа, расположенный на малом расстоянии за положительным мениском и выполненный из материала с большей величиной дисперсии, чем у материала положительного мениска, образующий совместно с ним положительный объектив телескопа. Третья двояковыпуклая линза выполнена подвижной, имеющей два фиксированных положения на оптической оси для смены увеличения, а также малые подвижки вдоль оптической оси в этих фиксированных положениях. Четвертый отрицательный мениск обращен выпуклостью к плоскости выходного зрачка. Последний положительный компонент выполнен в виде мениска, обращенного вогнутостью к плоскости выходного зрачка. Все преломляющие поверхности объектива и окуляра выполнены сферическими. В предлагаемом телескопе передний фокус окуляра, включающего вторую отрицательную подвижную линзу, третью двояковыпуклую линзу, четвертый отрицательный и последний положительный мениски, при меньшем увеличении является действительным, при большем - мнимым, и имеют место следующие соотношения:

где Ф7 - оптическая сила отрицательного мениска объектива;

Ф1 - оптическая сила объектива;

s'F'ок I - задний фокальный отрезок окуляра в первом фиксированном положении (большее увеличение, узкое поле);

s'F'ок II - задний фокальный отрезок окуляра во втором фиксированном положении (меньшее увеличение, широкое поле);

s'F'ок - задний фокальный отрезок окуляра;

s'P' - удаление выходного зрачка телескопа от последней поверхности окуляра;

R1(3) - радиус первой по ходу лучей преломляющей поверхности третьей двояковыпуклой подвижной линзы;

R2(3) - радиус второй по ходу лучей преломляющей поверхности третьей двояковыпуклой подвижной линзы.

Предлагаемый инфракрасный телескоп с двумя увеличениями для дальней ИК-области спектра позволяет при сохранении дифракционного качества изображения обеспечить более высокие технические характеристики: повысить технологичность оптических деталей, снизить трудоемкость изготовления, улучшить условия фиксации подвижных объектов при смене увеличения.

Более высокие технические характеристики предлагаемого инфракрасного телескопа с двумя увеличениями для дальней ИК-области спектра обеспечиваются новой совокупностью отличительных признаков:

- в первый положительный компонент дополнительно введен отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к плоскости выходного зрачка телескопа, расположенный на малом расстоянии за положительным мениском, выполненный из материала с большей величиной дисперсии, чем у материала положительного мениска, и образующий совместно с ним положительный объектив телескопа, при этом имеет место следующее соотношение:

где Ф7 - оптическая сила отрицательного мениска объектива;

Ф1 - оптическая сила объектива;

- третья двояковыпуклая линза выполнена подвижной, имеющей два фиксированных положения на оптической оси для смены увеличения, а также малые подвижки вдоль оптической оси в этих фиксированных положениях, при этом имеют место следующее соотношение:

где R1(3) - радиус первой по ходу лучей преломляющей поверхности третьей двояковыпуклой подвижной линзы;

R2(3) - радиус второй по ходу лучей преломляющей поверхности третьей двояковыпуклой подвижной линзы;

- четвертый отрицательный мениск обращен выпуклостью к плоскости выходного зрачка, а последний положительный компонент выполнен в виде мениска, обращенного вогнутостью к плоскости выходного зрачка;

- все преломляющие поверхности объектива и окуляра выполнены сферическими, при этом передний фокус окуляра, включающего вторую отрицательную подвижную линзу, третью двояковыпуклую линзу, четвертый отрицательный и последний положительный мениски, при меньшем увеличении является действительным, при большем - мнимым и имеют место следующие соотношения:

где s'F'ок I - задний фокальный отрезок окуляра в первом фиксированном положении (большее увеличение, узкое поле);

s'F'ок II - задний фокальный отрезок окуляра во втором фиксированном положении (меньшее увеличение, широкое поле);

s'F'ок - задний фокальный отрезок окуляра;

s'P' - удаление выходного зрачка телескопа от последней поверхности окуляра.

Введение в первый положительный компонент отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к плоскости выходного зрачка телескопа, расположенного на малом расстоянии за положительным мениском и использование для отрицательного мениска материала с большей величиной дисперсии, чем у материала положительного мениска, образующего совместно с ним положительный объектив телескопа при соблюдении указанного соотношения (1) позволяет устранить хроматизм положения в телескопе и обеспечить устранение аберраций широких наклонных пучков в объективе телескопа.

Выполнение третьей двояковыпуклой линзы подвижной, имеющей два фиксированных положения на оптической оси для смены увеличения, способствует сохранению видимости объектов наблюдения между двумя фиксированными положениями в телескопе, что позволяет улучшить условия фиксации подвижных объектов при смене увеличения. Малые подвижки третьей двояковыпуклой линзы вдоль оптической оси в этих фиксированных положениях позволяют упростить конструктивную реализацию термокомпенсации в условиях реальных температур эксплуатации и перефокусировку на конечные расстояния до объектов наблюдения. Соблюдение указанных соотношений (2) способствует уменьшению эффекта Нарцисса от поверхностей третьей линзы.

Ориентация четвертого отрицательного мениска выпуклостью к плоскости выходного зрачка и выполнение последнего положительного компонента в виде мениска, обращенного вогнутостью к плоскости выходного зрачка, дает возможность уменьшить астигматизм и кривизну изображения инфракрасного телескопа и при соблюдении указанных соотношений (3) влиять на аберрации широких наклонных пучков в окуляре для двух увеличений инфракрасного телескопа, уменьшив тем самым необходимость исправления указанных аберраций в объективе инфракрасного телескопа и улучшив их взаимную компенсацию, а также уменьшить влияние эффекта Нарцисса от преломляющих поверхностей указанных менисков на качество изображения.

Выполнение всех преломляющих поверхностей объектива и окуляра телескопа сферическими позволяет повысить технологичность оптических деталей, снизить трудоемкость изготовления инфракрасного телескопа.

Выполнение переднего фокуса окуляра, включающего вторую отрицательную подвижную линзу, третью двояковыпуклую линзу, четвертый отрицательный и последний положительный мениски, при меньшем увеличении действительным, при большем - мнимым при одновременном выполнении указанных соотношений (3) позволяет реализовать между объективом и окуляром ход главных лучей, близкий к телецентрическому, что способствует обеспечению малой величины дисторсии, неизменное положение плоскости выходного зрачка при смене увеличения, уменьшению влияния эффекта Нарцисса от преломляющих поверхностей окуляра телескопа на качество изображения.

Предлагаемая совокупность отличительных признаков позволяет обеспечить в инфракрасном телескопе для дальней ИК области спектра с двумя увеличениями, отличающимися по величине не менее чем в два раза, высокую технологичность оптических деталей, низкую трудоемкость изготовления последних, улучшить условия фиксации подвижных объектов при смене увеличения при одновременном сохранении качества изображения, близкого к дифракционному, приемлемой величины эффекта Нарцисса и отсутствии дисторсии.

Авторам не известны оптические системы инфракрасных телескопов с двумя увеличениями для дальней ИК-области спектра, отличающими по величине не менее чем в два раза, обладающие признаками, сходными с признаками, отличающими предлагаемую систему от прототипа, поэтому данная система инфракрасного телескопа с двумя увеличениями для дальней ИК-области спектра обладает существенными отличиями.

Предложенное изобретение иллюстрируется следующими графическими материалами:

Фиг.1а - Оптическая схема инфракрасного телескопа с двумя увеличениями для дальней ИК-области спектра для узкого поля;

Фиг.1б - Оптическая схема инфракрасного телескопа с двумя увеличениями для дальней ИК-области спектра для широкого поля;

Фиг.2а - Частотно-контрастные характеристики (ЧКХ) инфракрасного телескопа с 3-кратной сменой увеличения (узкое поле);

Фиг.2б - ЧКХ инфракрасного телескопа с 3-кратной сменой увеличения (широкое поле);

Фиг.3а - ЧКХ инфракрасного телескопа с 4-кратной сменой увеличения (узкое поле);

Фиг.3б - ЧКХ инфракрасного телескопа с 4-кратной сменой увеличения (широкое поле);

Фиг.4а - Дисторсия инфракрасного телескопа с 3-кратной сменой увеличения (узкое поле);

Фиг.4б - Дисторсия инфракрасного телескопа с 3-кратной сменой увеличения (широкое поле);

Фиг.5а - Дисторсия инфракрасного телескопа с 4-кратной сменой увеличения (узкое поле);

Фиг.5б - Дисторсия инфракрасного телескопа с 4-кратной сменой увеличения (широкое поле);

На фиг.1а и 1б изображена предлагаемая оптическая схема инфракрасного телескопа с двумя увеличениями для дальней ИК-области спектра соответственно для узкого и широкого полей в пространстве предметов.

Оптическая система содержит линзовые положительные объектив и окуляр, имеющий действительное и неизменяемое при смене увеличения положение выходного зрачка за окуляром телескопа. Телескоп включает расположенные по ходу лучей первый положительный компонент 1, вторую отрицательную подвижную линзу 2, третью двояковыпуклую линзу 3, четвертый отрицательный мениск 4 и последний мениск 5. Первый положительный компонент 1 состоит из положительного мениска 6 и отрицательного мениска 7, обращенных вогнутостью к плоскости выходного зрачка телескопа, расположенных на малом расстоянии друг относительного друга, при этом мениск 7 выполнен из материала с большей величиной дисперсии, чем у материала мениска 6, образующий совместно с ним положительный объектив телескопа, при этом имеет место вышеприведенное соотношение (1). Отрицательная подвижная линза 2 имеет два фиксированных положения на оптической оси для смены увеличения, показанных на фиг.1а и 1б, а также малые подвижки вдоль оптической оси в этих фиксированных положениях. Двояковыпуклая линза 3 выполнена подвижной, имеющей два фиксированных положения на оптической оси для смены увеличения, показанных на фиг.1а и 1б, а также малые подвижки вдоль оптической оси в этих фиксированных положениях. Отрицательный мениск 4 обращен выпуклостью к плоскости выходного зрачка. Положительная линза 5 выполнена в виде мениска, обращенного вогнутостью к плоскости выходного зрачка. Отношение радиусов кривизны второй поверхности отрицательного мениска 4 и первой поверхности положительного мениска 6 по абсолютной величине не менее 0,2. Все преломляющие поверхности объектива и окуляра выполнены сферическими.

Вторая отрицательная подвижная линза 2, третья двояковыпуклая линза 3, четвертый отрицательный мениск 4 и последний мениск 5 образуют окуляр инфракрасного телескопа, при этом передний фокус окуляра при меньшем увеличении является действительным, при большем - мнимым и имеют место вышеприведенные соотношения (2) и (3).

Инфракрасное излучение, идущее от каждой точки удаленного объекта, проходя последовательно компоненты 1, 2, 3, 4, 5 телескопа, выходит из выходного зрачка телескопа параллельными пучками. При этом в фиксированных положениях компонентов 2 и 3, соответствующих схеме, представленной на фиг.1а, обеспечивается узкое поле обзора в пространстве предметов (т.е. большее угловое увеличение телескопа), а в фиксированных положениях, соответствующих схеме, представленной на фиг.1б, - широкое поле обзора в пространстве предметов (т.е. меньшее угловое увеличение телескопа). В процессе перемещения двух компонентов 2 и 3 из одного фиксированного положения в другое обеспечивается возможность наблюдения объектов, т.е. объект не исчезает из поля зрения наблюдателя, что облегчает фиксацию подвижных объектов.

Для осуществления термокомпенсации в условиях реальных температур эксплуатации и для перефокусировки на конечные расстояния до объектов наблюдения используются малые по величине подвижки компонентов 2 и (или) 3 вдоль оптической оси в фиксированных положениях.

В качестве конкретных примеров исполнения инфракрасного телескопа с двумя увеличениями для дальней ИК-области спектра в таблицах 1-10 приведены конструктивные параметры оптических систем телескопов с двумя увеличениями, отличающимися по величине в три и четыре раза, а также значения ЧКХ и дисторсии для каждой системы в двух фиксированных положениях ее перемещающихся компонентов, подтверждающие высокое качество изображения, даваемое инфракрасными телескопами.

Таблица 1
Конструктивные параметры инфракрасного телескопа с двумя увеличениями для дальней ИК-области спектра, отличающимися по величине в три раза (γ1=4,67x; 2ω1=3°40'; γ2=1,56х; 2ω2=10°50'; D'=10,2 мм)
Поз.№ повR, ммd, ммМатериал
узкое полеширокое поле
161110,71010,0010,00Германий
2159,6308,008,00
73350,8348,008,00ZnSe
4285,78365,50120,11
251320,9963,003,00Германий
6135,95568,945,00
37128,0925,805,8Германий
8-150,0004,2213,55
49-34,7675,005,00ZnSe
10-46,8432,182,18
51133,2924,404,4Германий
1231,86020,0020,00

Таблица 2
Конструктивные параметры инфракрасного телескопа с двумя увеличениями для дальней ИК-области спектра, отличающимися по величине в четыре раза (γ1=4,67х; 2ω1=3°40'; γ2=1,17х; 2ω2=14°26'; D'=10,2 мм)
Поз.№ пов.R, ммd, ммМатериал
узкое полеширокое поле
161106,32310,0010,00Германий
2147,6118,008,00
73185,7638,008,00ZnSe
4160,54665,46111,19
25-256,9513,003,00Германий
6324,52277,145,00
37253,1705,805,80Германий
8-150,0012,9839,38
49-25,3785,005,00ZnSe
10-31,8242,192,19
51133,1344,404,40Германий
1235,32720,0020,00

Таблица 3
ЧКХ инфракрасного телескопа с 3-кратной сменой увеличения (узкое поле - γ1=4,67х; 2ω1=3°40'; D'=10,2 мм)
Частота, мм-1Точка на осиω=1°ω1=1°50'
МSМS
10,00,690,660,690,650,66
20,00,410,380,420,360,39
30,00,200,170,200,150,18
40,00,050,040,050,030,04
50,00,000,000,000,000,00

Таблица 4
ЧКХ инфракрасного телескопа с 3-кратной сменой увеличения (широкое поле - γ2=1,56х; 2ω2=10°50' D'=10,2 мм)
Частота, мм-1Точка на осиω=3°ω2=5°25'
МSМS
10,00,660,660,660,630,66
20,00,400,390,410,330,40
30,00,190,170,190,140,18
40,00,040,040,040,030,03
50,00,000,000,000,000,00

Таблица 5
ЧКХ инфракрасного телескопа с 4-кратной сменой увеличения (узкое поле - γ1=4,67х; 2ω1=3°40'; D'=10,2 мм)
Частота, мм-1Точка на осиω=1°ω1=1°50'
МSМS
10,00,650,650,660,610,65
20,00,400,380,390,350,37
30,00,190,180,190,140,19
40,00,040,040,040,030,04
50,00,000,000,000,000,00

Таблица 6
ЧКХ инфракрасного телескопа с 4-кратной сменой увеличения (широкое поле - γ2=1,17х; 2ω2=14°16'; D'=10,2 мм)
Частота, мм-1Точка на осиω=4°30'ω2=7°13'
МSМS
10,00,670,680,690,640,68
20,00,390,420,420,370,42
30,00,200,190,200,160,18
40,00,050,040,040,030,04
50,00,000,000,000,000,00

Таблица 7
Дисторсия инфракрасного телескопа с 3-кратной сменой увеличения (узкое поле - γ1=4,67х; 2ω1=3°40'; D'=10,2 мм)
ω1, отн. ед.Относительная дисторсия, %
0,20,04
0,40,17
0,60,35
0,80,66
1,00,70

Таблица 8
Дисторсия инфракрасного телескопа с 3-кратной сменой увеличения (широкое поле - γ2=1,56х; 2ω2=10°50' D'=10,2 мм)
ω2, отн. ед.Относительная дисторсия, %
0,20,01
0,40,04
0,60,10
0.80,17
1.00,28

Таблица 9
Дисторсия инфракрасного телескопа с 4-кратной сменой увеличения (узкое поле - γ1=4,67х; 2ω1=3°40'; D'=10,2 мм)
ω1, отн. ед.Относительная дисторсия, %
0,20,02
0,40,09
0,60,17
0,80,24
1,00,23

Таблица 10
Дисторсия инфракрасного телескопа с 4-кратной сменой увеличения (широкое поле - γ2=1,17х; 2ω2=14°26'; D'=10,2 мм)
ω2, отн. ед.Относительная дисторсия, %
0,2-0,04
0,4-0,14
0,6-0,30
0,8-0,45
1,0-0,52

В таблице 1 приведены конструктивные параметры инфракрасного телескопа с двумя увеличениями для дальней ИК-области спектра, отличающимися по величине в три раза. В первом фиксированном положении угловое увеличение телескопа γ1=4,67х, угловое поле в пространстве предметов 2ω1=3°40'. Во втором положении - соответственно γ2=1,56х и 2ω2=10°50'. Диаметр выходного зрачка в первом и втором положении D'=10,2 мм. В таблице 1 позиция линз указана в соответствие с фиг.1а и 1б; № пов. - номер преломляющей поверхности по ходу луча; R - радиус преломляющих поверхностей; d - толщины линз и воздушных промежутков. Значения толщин указаны для двух фиксированных положений: для узкого и широкого полей в пространстве предметов. Значение толщины, указанное в последней строке таблицы, соответствует положению апертурной диафрагмы (выходного зрачка) инфракрасного телескопа.

Как следует из таблицы 1, в оптической системе инфракрасного телескопа с двумя увеличениями для дальней ИК-области спектра, отличающимися по величине в три раза, выполняются следующие соотношения между параметрами:

т.е. соблюдаются вышеприведенные соотношения (1)-(3).

В таблице 2 приведены конструктивные параметры инфракрасного телескопа с двумя увеличениями для дальней ИК-области спектра, отличающимися по величине в четыре раза, при этом γ1=4,67х, 2ω1=3°40', γ2=1,17х, 2ω2=14°26', D'=10,2 мм. Обозначения аналогичны таблице 1.

Как следует из таблицы 2, в оптической системе инфракрасного телескопа с двумя увеличениями для дальней ИК-области спектра, отличающимися по величине в четыре раза, выполняются следующие соотношения между параметрами:

т.е. соблюдаются вышеприведенные соотношения (1)-(3).

В таблице 3 и на фиг.2а приведены ЧКХ инфракрасного телескопа с 3-кратной сменой увеличения (узкое поле - γ1=4,67х; 2ω1=3°40'; D'=10,2 мм). В таблице 3 коэффициенты передачи контраста указаны в относительных единицах для пространственных частот в диапазоне от 0 до 50 мм-1, отнесенных к фокальной плоскости идеального объектива с фокусным расстоянием 25 мм, расположенного по ходу лучей за выходным зрачком инфракрасного телескопа. Значения коэффициентов передачи контраста указаны для точки на оси и для двух значений углов: ω=1° и ω1=1°50'. Для внеосевых точек изображения коэффициенты передачи контраста приведены для меридионального (М) и сагиттального (S) сечений.

На фиг.2а по оси абсцисс отложены указанные значения пространственных частот, в мм-1; по оси ординат - значения коэффициентов передачи контраста, отн. ед. Графики ЧКХ представлены для точки на оси (обозначение «0») и для точек на краю поля зрения (обозначение «ω1») как для меридионального (м), так и сагиттального сечений (s). Для сравнения на фиг.2а приведена также ЧКХ безаберрационного объектива (обозначение «Дифр.»).

В таблице 4 и на фиг.2б приведены ЧКХ инфракрасного телескопа с 3-кратной сменой увеличения (широкое поле - γ2=1,56х; 2ω2=10°50'; D'=10,2 мм). Значения коэффициентов передачи контраста указаны для точки на оси и для двух значений углов: ω=3° и ω2=5°25'. Остальные обозначения в таблице 4 и на фиг.2б аналогичны таблице 3 и фиг.2а.

Для сравнения с прототипом отметим, что частоте 50 мм-1, отнесенной к фокальной плоскости идеального объектива с фокусным расстоянием 25 мм, соответствует частота 3 мин-1 в пространстве предметов инфракрасного телескопа. Как следует из таблиц 3, 4 и фиг.2а и 2б оптическая система инфракрасного телескопа с 3-кратной сменой увеличения в каждом из фиксированных положений обеспечивает качество изображения, близкое к дифракционному.

В таблице 5 и на фиг.3а приведены ЧКХ инфракрасного телескопа с 4-кратной сменой увеличения (узкое поле - γ1=4,67х; 2ω1=3°40'; D'=10,2 мм). Расчет ЧКХ проведен совместно с идеальным объективом, установленным за выходным зрачком телескопа и имеющим фокусное расстояние 25 мм. Обозначения аналогичны таблице 3 и фиг.2а.

В таблице 6 и на фиг.3б приведены ЧКХ инфракрасного телескопа с 4-кратной сменой увеличения (широкое поле - γ2=1,17х; 2ω2=14°26'; D'=10,2 мм). Расчет ЧКХ проведен совместно с идеальным объективом, установленным за выходным зрачком телескопа и имеющим фокусное расстояние 25 мм. Значения коэффициентов передачи контраста указаны для точки на оси и для двух значений углов: ω=4°30' и ω2=7°13'. Остальные обозначения аналогичны таблице 3 и фиг.2а.

Как следует из таблиц 5, 6 и фиг.3а и 3б оптическая система инфракрасного телескопа с 4-кратной сменой увеличения в каждом из фиксированных положений обеспечивает качество изображения, близкое к дифракционному.

В таблице 7 приведены значения относительной дисторсии инфракрасного телескопа с 3-кратной сменой увеличения (узкое поле - γ1=4,67х; 2ω1=3°40'; D'=10,2 мм) для различных значений углов ω1, а на фиг.4а - график дисторсии. По оси ординат отложены углы ω1, отн. ед., а по оси абсцисс - относительная дисторсия, %.

В таблице 8 приведены значения относительной дисторсии инфракрасного телескопа с 3-кратной сменой увеличения (широкое поле - γ2=1,56х; 2ω2=10°50'; D'=10,2 мм) для различных значений углов ω2, а на фиг.4б - график дисторсии. По оси ординат отложены углы ω2, отн. ед., а по оси абсцисс - относительная дисторсия, %.

Величина дисторсии в инфракрасном телескопе с 3-кратной сменой увеличения не превышает 0,7%, что является приемлемым для использования инфракрасного телескопа в оптических системах тепловизоров, содержащих сканирующие элементы, устанавливаемые в выходном зрачке телескопической системы.

В таблице 9 приведены значения относительной дисторсии инфракрасного телескопа с 4-кратной сменой увеличения (узкое поле - γ1=4,67х; 2ω1=3°40'; D'=10,2 мм) для различных значений углов ω1, а на фиг.5а - график дисторсии. По оси ординат отложены углы ω1, отн. ед., а по оси абсцисс - относительная дисторсия, %.

В таблице 10 приведены значения относительной дисторсии инфракрасного телескопа с 4-кратной сменой увеличения (широкое поле - γ2=1,17х; 2ω2=14°26'; D'=10,2 мм) для различных значений углов ω2, а на фиг.5б - график дисторсии. По оси ординат отложены углы ω2, отн. ед., а по оси абсцисс - относительная дисторсия, %.

Величина дисторсии в инфракрасном телескопе с 4-кратной сменой увеличения не превышает 0,52%, что является приемлемым для использования инфракрасного телескопа в оптических системах тепловизоров

Таким образом, предлагаемый инфракрасный телескоп с двумя увеличениями для дальней ИК-области спектра, обладающий совокупностью указанных отличительных признаков, в сравнении с прототипом позволяет при сохранении дифракционного качества изображения обеспечить более высокие технические характеристики: повысить технологичность оптических деталей, снизить трудоемкость изготовления, улучшить условия фиксации подвижных объектов при смене увеличения.

Предлагаемый инфракрасный телескоп с двумя увеличениями для дальней ИК-области спектра может быть использован в оптических системах тепловизоров, в том числе содержащих сканирующие элементы, устанавливаемые в выходном зрачке телескопической системы.

ИнфракрасныйтелескопсдвумяувеличениямидлядальнейИК-областиспектра,отличающимисяповеличиненеменеечемвдвараза,содержащийлинзовыеположительныеобъективиокуляр,имеющийдействительноеинеизменяемоеприсменеувеличенияположениевыходногозрачказаокуляромтелескопа,включающийрасположенныепоходулучейпервыйположительныйкомпонент,всоставкотороговходитположительныймениск,обращенныйвогнутостьюкплоскостивыходногозрачкателескопа,вторуюотрицательнуюподвижнуюлинзу,имеющуюдвафиксированныхположениянаоптическойосидлясменыувеличения,атакжемалыеподвижкивдольоптическойосивэтихфиксированныхположениях,третьюдвояковыпуклуюлинзу,четвертыйотрицательныйменискипоследнююположительнуюлинзу,приэтомотношениерадиусовкривизнывторойповерхностичетвертогоотрицательногоменискаипервойповерхностипервогоположительногоменискапоабсолютнойвеличиненеменее0,2,отличающийсятем,чтовпервыйположительныйкомпонентдополнительновведенотрицательныймениск,обращенныйвогнутостьюкплоскостивыходногозрачкателескопа,расположенныйнамаломрасстояниизаположительнымменискомивыполненныйизматериаласбольшейвеличинойдисперсии,чемуматериалаположительногомениска,образующийсовместноснимположительныйобъективтелескопа,третьядвояковыпуклаялинзавыполненаподвижной,имеющейдвафиксированныхположениянаоптическойосидлясменыувеличения,атакжемалыеподвижкивдольоптическойосивэтихфиксированныхположениях,четвертыйотрицательныйменискобращенвыпуклостьюкплоскостивыходногозрачка,последнийположительныйкомпонентвыполненввидемениска,обращенноговогнутостьюкплоскостивыходногозрачка,всепреломляющиеповерхностиобъективаиокуляравыполненысферическими,приэтомпереднийфокусокуляра,включающеговторуюотрицательнуюподвижнуюлинзу,третьюдвояковыпуклуюлинзу,четвертыйотрицательныйипоследнийположительныймениски,применьшемувеличенииявляетсядействительным,прибольшем-мнимым,иимеютместоследующиесоотношения:114500000011.tiftifdrawing123400000012.tiftifdrawing64000000013.tiftifdrawing142400000014.tiftifdrawing98гдеФ-оптическаясилаотрицательногоменискаобъектива;Ф-оптическаясилаобъектива;s'-заднийфокальныйотрезококуляравпервомфиксированномположении(большееувеличение,узкоеполе);s'-заднийфокальныйотрезококуляравовторомфиксированномположении(меньшееувеличение,широкоеполе);s'-заднийфокальныйотрезококуляра;s'-удалениевыходногозрачкателескопаотпоследнейповерхностиокуляра;R-радиуспервойпоходулучейпреломляющейповерхноститретьейдвояковыпуклойподвижнойлинзы;R-радиусвторойпоходулучейпреломляющейповерхноститретьейдвояковыпуклойподвижнойлинзы.
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-9 из 9.
20.02.2019
№219.016.be47

Инфракрасный светосильный трехлинзовый объектив

Изобретение относится к объективам несканирующих тепловизионных приборов с неохлаждаемыми матричными приемниками. Объектив содержит первый положительный, второй отрицательный и третий положительный мениски. Первый и третий мениски обращены вогнутостью к плоскости изображений, второй - к...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002348953
Дата охранного документа: 10.03.2009
20.02.2019
№219.016.bf4d

Оптическая система с вынесенными зрачками для инфракрасной области спектра

Оптическая система может быть использована в тепловизионных приборах. Оптическая система содержит объектив, строящий действительное промежуточное изображение, проекционный объектив, осуществляющий оборачивание изображения, и апертурную диафрагму, расположенную между проекционным объективом и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002386156
Дата охранного документа: 10.04.2010
11.03.2019
№219.016.d936

Светосильный широкоугольный объектив для инфракрасной области спектра (варианты)

Объектив содержит первый отрицательный мениск, обращенный выпуклой поверхностью к пространству предметов, вторую положительную линзу, третий отрицательный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству предметов, четвертую положительную линзу и пятый положительный мениск, обращенный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002385475
Дата охранного документа: 27.03.2010
11.03.2019
№219.016.d998

Проекционный светосильный объектив

Объектив может быть использован в приборах ночного видения для изображения с экрана ЭОП на ПЗС-матрицу. Объектив содержит шесть компонентов, расположенных по ходу лучей. Первый компонент - двояковыпуклая линза. Второй - положительный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к плоскости...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002371744
Дата охранного документа: 27.10.2009
20.03.2019
№219.016.e671

Двухканальный коаксиальный зеркально-линзовый объектив

Зеркально-линзовый объектив содержит зеркально-линзовый канал видимого диапазона и линзовый ТП канал, расположенный в зоне центрального экранирования зеркально-линзового канала, имеющие общую визирную ось. Зеркально-линзовый канал содержит четыре компонента, первый из которых - защитная...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002335790
Дата охранного документа: 10.10.2008
09.05.2019
№219.017.4c08

Инфракрасный объектив с переменным фокусным расстоянием

Изобретение может быть использовано в оптических системах тепловизоров, в том числе смотрящего типа с матричными приемниками инфракрасного диапазона. Объектив содержит расположенные по ходу лучей первый положительный мениск, обращенный вогнутостью к плоскости изображений, вторую двояковогнутую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002348954
Дата охранного документа: 10.03.2009
13.06.2019
№219.017.81f0

Проекционный светосильный телецентрический объектив

Объектив включает первый и второй компоненты в виде положительных менисков, обращенных выпуклыми поверхностями друг к другу, третий компонент - отрицательный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству изображений и склеенный из положительной и отрицательной линз, четвертый -...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002385476
Дата охранного документа: 27.03.2010
06.07.2019
№219.017.a7e3

Оптоволоконное устройство регистрации линейных перемещений

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для решения задач сейсморазведки, промышленного контроля и охраны периметра территорий. Оптоволоконное устройство регистрации линейных перемещений содержит, по крайней мере, один датчик, включающий герметичный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002349934
Дата охранного документа: 20.03.2009
13.07.2019
№219.017.b3e6

Светосильный объектив с вынесенными зрачками для ик области спектра

Объектив может быть использован в оптических системах тепловизоров. Объектив содержит расположенные по ходу лучей первый, второй и третий положительные компоненты, включающие пять линз, и апертурную диафрагму между третьим компонентом и плоскостью изображения. Между первым и вторым компонентами...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002379723
Дата охранного документа: 20.01.2010
Показаны записи 1-10 из 29.
20.02.2013
№216.012.281b

Двухдиапазонный инфракрасный светосильный объектив

Объектив может быть использован в технологических установках для проверки параметров матричных приемников излучения, работающих в инфракрасном диапазоне. Объектив содержит последовательно расположенные по ходу лучей три компонента. Первый и третий компоненты - положительные мениски из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475787
Дата охранного документа: 20.02.2013
10.03.2013
№216.012.2ec3

Светосильный объектив с угловым полем не менее 25 градусов для тепловизора (варианты)

Объектив может быть использован в тепловизорах на основе неохлаждаемых матричных фотоприемных устройств в спектральном диапазоне от 8 до 12 мкм. Объектив содержит четыре мениска, первый - положительный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к плоскости изображений, второй - отрицательный,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477502
Дата охранного документа: 10.03.2013
10.11.2013
№216.012.7fb2

Зеркально-линзовый объектив

Объектив может быть использован для визуального наблюдения, фото и видео регистрации. Объектив содержит расположенные по ходу лучей четыре компонента: главное зеркало, вторичное зеркало с внутренним отражением, расположенный вблизи плоскости промежуточного изображения третий компонент и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498363
Дата охранного документа: 10.11.2013
10.11.2013
№216.012.7fb3

Окуляр с удаленным зрачком

Окуляр может быть использован в оптических и оптико-электронных приборах, требующих удаления выходного зрачка, превышающего фокусное расстояние не менее чем в 2,5 раза. Окуляр содержит расположенные по ходу лучей отрицательный дублет, положительный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498364
Дата охранного документа: 10.11.2013
10.12.2013
№216.012.8a29

Способ изменения направления визирной оси в оптическом прицеле и прицел с переменным увеличением, реализующий способ

Прицел содержит объектив, коллектив, плоскопараллельную пластинку с прицельной маркой и шкалами, оборачивающую систему, полевую диафрагму и окуляр. В объективе корригируют аберрации в пределах углового поля, равного сумме наибольшей величины углового поля прицела и наибольшей величины изменения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002501051
Дата охранного документа: 10.12.2013
27.12.2013
№216.012.91ea

Двухдиапазонный инфракрасный объектив

Объектив может использоваться в тепловизионных приборах с матричными приемниками, регистрирующими изображение в фиксированной плоскости. Объектив содержит четыре компонента. Первый и четвертый - в виде положительных менисков из одинакового материала, обращенных вогнутостями к плоскости...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002503047
Дата охранного документа: 27.12.2013
20.01.2014
№216.012.98c5

Объектив для прибора ночного видения

Объектив может быть использован в пассивных и активно-импульсных ПНВ совместно с ЭОП 2, 2+ и 3-го поколений. Объектив содержит первый положительный мениск, обращенный вогнутой поверхностью в сторону второго компонента, второй отрицательный компонент, склеенный из двояковыпуклой и двояковогнутой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504808
Дата охранного документа: 20.01.2014
10.05.2014
№216.012.c205

Лазерный монокулярный дальномер

Дальномер имеет частично совмещенные визирный, излучающий, приемный и проекционный каналы. Объективы всех каналов выполнены двухкомпонентными, первый компонент объектива визирного канала входит в состав объектива приемного и излучающего каналов. В дальномер входят первый компонент объектива...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515418
Дата охранного документа: 10.05.2014
10.01.2015
№216.013.19ef

Светосильный объектив с изменяемой величиной поля зрения для тепловизора (варианты)

Объектив может быть использован в тепловизорах в спектральном диапазоне 8-12 мкм. Объектив по обоим вариантам содержит четыре компонента, второй и четвертый из которых подвижные и имеют по два фиксированных положения. Первый компонент выполнен в виде положительного мениска, обращенного вогнутой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002538067
Дата охранного документа: 10.01.2015
10.04.2015
№216.013.3cc4

Оптический прицел с дискретной сменой увеличения

Изобретение относится к области оптического приборостроения, а именно к оптическим прицелам, и может быть использовано, например, в стрелковых, охотничьих, спортивных оптических прицелах, обеспечивающих возможность наблюдения объектов со сменным увеличением и соответственно со сменным полем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002547044
Дата охранного документа: 10.04.2015
+ добавить свой РИД