ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ТЕПЛОВИЗИОННОГО ПРИБОРА Российский патент 2014 года по МПК G02B13/14 G02B13/16 G02B9/64 

Описание патента на изобретение RU2525463C1

Изобретение относится к технике формирования изображений и может быть использовано при создании тепловизионных приборов различного назначения с охлаждаемыми матричными фотоприемными устройствами.

Известна оптическая система тепловизора с охлаждаемым фотоприемником (патент ЕР №1684105 А1, опубл. 27.07.2006 г.), содержащая входной объектив, строящий действительное промежуточное изображение, и проекционный объектив, осуществляющий перенос промежуточного изображения в плоскость расположения чувствительных элементов матричного фотоприемника.

Недостатком этой оптической системы является большое количество линз значительного диаметра во входном объективе, что приводит к увеличению массы оптической системы, и большой ассортимент материалов, из которых изготовлены линзы оптической системы.

В качестве ближайшего к заявленному техническому решению взята оптическая система для тепловизионных приборов (патент РФ №2449328, МПК G02B 13/14, G02B 23/12, опубл. 27.04.12 г., пункты 1 и 4 формулы), содержащая, по крайней мере, входной объектив, строящий действительное промежуточное изображение, включающий последовательно расположенные по ходу лучей положительный мениск, обращенный выпуклостью к пространству предметов, отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к пространству предметов, и проекционный объектив, осуществляющий перенос промежуточного изображения в плоскость расположения чувствительных элементов фотоприемного устройства, выполненный в составе последовательно расположенных по ходу лучей отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к пространству предметов, двояковыпуклой линзы, отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к плоскости изображения, положительного мениска, обращенного выпуклостью к плоскости изображения и положительного мениска, обращенного выпуклостью к пространству предметов.

Недостатком этого технического решения является значительная общая длина оптической системы, равная 150 мм при небольшом эквивалентном фокусном расстоянии 60 мм, что означает невысокую разрешающую способность этой оптической системы при габаритах существенно превышающих ее фокусное расстояние. Показатель укорочения длины К в системе (Теория оптических систем. Учебник для вузов/Б.Н. Бегунов и др. М: Машиностроение, 1981 г., с.266), характеризуемый отношением длины от первой поверхности до фокальной плоскости к фокусному расстоянию, в прототипе составляет К=2,5.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое устройство, является повышение разрешающей способности оптической системы тепловизионного прибора при сохранении ее компактности.

Поставленная задача решается тем, что в оптической системе тепловизионного прибора, содержащей последовательно расположенные по ходу лучей входной объектив, строящий действительное промежуточное изображение и содержащий отрицательный и положительный мениски, и проекционный объектив, установленный перед фотоприемным устройством и содержащий последовательно установленные по ходу лучей первый мениск, второй отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к фотоприемному устройству, третий положительный мениск, обращенный выпуклостью к пространству предметов, и четвертый положительный мениск, обращенный выпуклостью к фотоприемному устройству, отличающейся тем, что во входном объективе первым по ходу лучей расположен отрицательный мениск, а за положительным мениском введен дополнительный отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к плоскости действительного промежуточного изображения, в проекционном объективе первый мениск выполнен положительным и выпуклой стороной направлен к фотоприемному устройству, а четвертый мениск расположен между третьим мениском проекционного объектива и фотоприемным устройством.

На Фиг.1 показана схема оптической системы тепловизионного прибора. Оптическая система тепловизионного прибора содержит последовательно расположенные по ходу лучей входной объектив, строящий действительное промежуточное изображение, содержащий отрицательный мениск 1, обращенный выпуклостью к пространству предметов, положительный мениск 2, обращенный выпуклостью к пространству предметов, отрицательный мениск 3, обращенный выпуклостью к плоскости действительного промежуточного изображения 4, и проекционный объектив, установленный перед фотоприемным устройством 5, содержащий последовательно установленные по ходу лучей первый положительный мениск 6, второй отрицательный мениск 7, обращенные выпуклостью к фотоприемному устройству 5, третий положительный мениск 8, обращенный выпуклостью к пространству предметов, и четвертый положительный мениск 9, обращенный выпуклостью к фотоприемному устройству 5, и расположенный между третьим мениском 8 проекционного объектива и фотоприемным устройством 5. Входное окно 10 является частью конструкции фотоприемного устройства 5, охлаждаемая диафрагма 11 ограничивает апертуру лучей, попадающих на матрицу чувствительных элементов 12 фотоприемного устройства 5, а плоскость действительного промежуточного изображения 4 находится между отрицательным мениском 3 входного объектива и первым мениском 6 проекционного объектива.

Оптическая схема работает следующим образом. Входной объектив, содержащий мениски 1, 2 и 3, строит действительное промежуточное изображение в плоскости 4, проекционный объектив, содержащий мениски 6, 7, 8 и 9, переносит его в плоскость изображения, совпадающую с матрицей чувствительных элементов 12 фотоприемного устройства 5.

Возможный вариант такой компактной оптической системы может иметь следующие параметры, приведенные в таблице.

Позиция Радиусы, мм Световой диаметр, мм Толщины, мм 1 r1=92.26 66.0 7.0 r2=68.55 59.5 Воздушный промежуток 2.0 2 r3=70.31 61.3 10.0 r4=183.65 59.0 Воздушный промежуток 24.0 3 r5=-148.94 40.2 6.0 r6=-187.93 35.8 Воздушный промежуток 69.2 6 r7=-80.17 12.8 2.0 r8=-18.75 12.8 Воздушный промежуток 1.0 7 r9=-15.996 12.4 3.0 r10=-22.39 14.0 Воздушный промежуток 1.0 8 r11=15.382 13.4 3.0 r12=19.861 11.8 Воздушный промежуток 3.0 9 r13=-15.066 10.6 2.0 r14=-16.255 11.4 Воздушный промежуток 2.5 Защитное окно 10 1 Расстояние до плоскости чувствительных элементов 12 23

Таким образом, выполнение оптической системы в соответствии с формулой заявляемых материалов позволяет достичь повышения разрешающей способности за счет увеличения фокусного расстояния до 230 мм с 60 мм от наиболее близкого аналога при незначительном увеличении общей длины оптической системы с 150 мм в аналоге до 159,7 мм в заявленном устройстве. Показатель укорочения длины в заявленном устройстве составляет К=0,694.

Похожие патенты RU2525463C1

название год авторы номер документа
ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ТЕПЛОВИЗИОННЫХ ПРИБОРОВ 2010
  • Кремис Игорь Иванович
RU2449328C1
ОПТИЧЕСКАЯ ТЕПЛОВИЗИОННАЯ СИСТЕМА ДЛЯ СРЕДНЕЙ ИК-ОБЛАСТИ СПЕКТРА 2013
  • Скляров Сергей Николаевич
  • Полякова Наталья Тихоновна
RU2543693C1
ОПТИЧЕСКАЯ ТЕПЛОВИЗИОННАЯ СИСТЕМА ДЛЯ СРЕДНЕЙ ИК-ОБЛАСТИ СПЕКТРА 2014
  • Полякова Наталья Тихоновна
  • Скляров Сергей Николаевич
  • Черкашина Расима Мухаметдиновна
  • Шишов Евгений Иванович
RU2567444C1
КОМПАКТНЫЙ ОБЪЕКТИВ СРЕДНЕГО ИК ДИАПАЗОНА 2016
  • Тарасишин Андрей Валентинович
  • Бездидько Сергей Николаевич
RU2621366C1
ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА С ВЫНЕСЕННЫМИ ЗРАЧКАМИ ДЛЯ ИНФРАКРАСНОЙ ОБЛАСТИ СПЕКТРА 2008
  • Терешин Евгений Александрович
  • Хацевич Татьяна Николаевна
RU2386156C1
СПОСОБ КОМПЕНСАЦИИ НЕОДНОРОДНОСТИ СИГНАЛА ФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ МНОГОЭЛЕМЕНТНОГО ФОТОПРИЕМНИКА 2010
  • Кремис Игорь Иванович
RU2449491C1
ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ИК-ОБЛАСТИ СПЕКТРА (ВАРИАНТЫ) 2006
  • Максимов Александр Георгиевич
  • Белоусов Юрий Иванович
  • Поликарпова Ирина Николаевна
  • Фисенко Валерий Трофимович
RU2338227C2
СВЕТОСИЛЬНЫЙ ОБЪЕКТИВ С ВЫНЕСЕННЫМИ ЗРАЧКАМИ ДЛЯ ИК ОБЛАСТИ СПЕКТРА 2008
  • Терешин Евгений Александрович
  • Хацевич Татьяна Николаевна
  • Ковтуненко Елена Викторовна
RU2379723C1
ИНФРАКРАСНЫЙ ОБЪЕКТИВ С ДВУМЯ ПОЛЯМИ ЗРЕНИЯ 2023
  • Чистяков Сергей Олегович
  • Григорьев Алексей Владимирович
  • Бажанова Людмила Юрьевна
RU2815613C1
ИНФРАКРАСНЫЙ ОБЪЕКТИВ С ДВУМЯ ПОЛЯМИ ЗРЕНИЯ И ВЫНЕСЕННОЙ АПЕРТУРНОЙ ДИАФРАГМОЙ 2009
  • Хацевич Татьяна Николаевна
  • Терешин Евгений Александрович
RU2400784C1

Реферат патента 2014 года 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: оптическая система тепловизионного прибора содержит последовательно расположенные по ходу лучей входной объектив, строящий действительное промежуточное изображение и содержащий отрицательный и положительный мениски, и проекционный объектив, установленный перед фотоприемным устройством и содержащий последовательно установленные по ходу лучей первый мениск, второй отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к фотоприемному устройству, третий положительный мениск, обращенный выпуклостью к пространству предметов, и четвертый положительный мениск, обращенный выпуклостью к фотоприемному устройству. Во входном объективе первым по ходу лучей расположен отрицательный мениск, а за положительным мениском введен дополнительный отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к плоскости действительного промежуточного изображения, в проекционном объективе первый мениск выполнен положительным и выпуклой стороной направлен к фотоприемному устройству, а четвертый мениск расположен между третьим мениском проекционного объектива и фотоприемным устройством. 1табл., 1 ил.

Формула изобретения RU 2 525 463 C1

Оптическая система тепловизионного прибора, содержащая последовательно расположенные по ходу лучей входной объектив, строящий действительное промежуточное изображение и содержащий отрицательный и положительный мениски, и проекционный объектив, установленный перед фотоприемным устройством и содержащий последовательно установленные по ходу лучей первый мениск, второй отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к фотоприемному устройству, третий положительный мениск, обращенный выпуклостью к пространству предметов, и четвертый положительный мениск, обращенный выпуклостью к фотоприемному устройству, отличающаяся тем, что во входном объективе первым по ходу лучей расположен отрицательный мениск, а за положительным мениском введен дополнительный отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к плоскости действительного промежуточного изображения, в проекционном объективе первый мениск выполнен положительным и выпуклой стороной направлен к фотоприемному устройству, а четвертый мениск расположен между третьим мениском проекционного объектива и фотоприемным устройством.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2014 года RU2525463C1

ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ТЕПЛОВИЗИОННЫХ ПРИБОРОВ 2010
  • Кремис Игорь Иванович
RU2449328C1
ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ИК-ОБЛАСТИ СПЕКТРА (ВАРИАНТЫ) 2006
  • Максимов Александр Георгиевич
  • Белоусов Юрий Иванович
  • Поликарпова Ирина Николаевна
  • Фисенко Валерий Трофимович
RU2338227C2
ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА С ВЫНЕСЕННОЙ АПЕРТУРНОЙ ДИАФРАГМОЙ ДЛЯ СРЕДНЕГО ИК ДИАПАЗОНА СПЕКТРА 2009
  • Хацевич Татьяна Николаевна
  • Терешин Евгений Александрович
RU2419113C1
DE 102007015896 A1, 09.10.2008
US 5136421 A, 04.08.1992

RU 2 525 463 C1

Авторы

Балоев Виллен Арнольдович

Иванов Владимир Петрович

Рагинов Сергей Владимирович

Скочилова Ирина Анатольевна

Даты

2014-08-20Публикация

2013-04-03Подача