Атермалізований трикомпонентний об’єктив для інфрачервоної області спектра

Реферат: UA 75149 U UA 75149 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до області оптичного приладобудування, а саме до об'єктивів, працюючих в інфрачервоній (ІЧ) області спектра, і може бути застосована в оптичних системах тепловізорів, що використовують для реєстрації теплового зображення матричні приймачі випромінювання, наприклад мікроболометри. Як найближчий аналог прийнято патент на світлосильний ширококутний ІЧ об'єктив (US6507432 G02B 13/14 2003-01-14), призначений для спектрального діапазону роботи від 8 до 12 мкм. Аналог має наступні характеристики: фокусна відстань f=100 мм, кутове поле 2ω=20,8°, довжина уздовж оптичної осі між першою заломлюючою поверхнею і площиною зображення 147,89 мм. Об'єктив містить послідовно розташовані по ходу променів перший додатний меніск з другою асферичною поверхнею, обернений опуклою поверхнею до простору предметів, другий від'ємний меніск, обернений опуклою поверхнею до простору предметів, третю позитивну лінзу, обернену опуклою поверхнею до простору предметів. Усі заломлюючі поверхні оптичної системи, крім другої, є сферичними. Усі лінзи виконані з германію. Основним недоліком найближчого аналогу є терморозфокусування оптичної системи пристрою, що виникає внаслідок зміни температури при використанні ІЧ об'єктиву в нестабільних температурних умовах навколишнього середовища, що призводить до різкого зниження якості зображення. Також до недоліків аналогу можна віднести великі габаритні розміри та наявність асферичної поверхні, що ускладнює виготовлення такого пристрою і підвищує його вартість. В основу корисної моделі поставлена задача збереження якості зображення об'єктиву при зміні температури навколишнього середовища в діапазоні -60°  +60 °C, що досягається шляхом проектування атермалізованої оптичної системи з метою збереження величини фокусної відстані в складних температурних умовах. Поставлена задача вирішується тим, що атермалізований трикомпонентний об'єктив для інфрачервоної області спектра, що містить послідовно розташовані по ходу променів три оптичні компоненти, які мають 5 сферичних поверхонь та працюють в ІЧ діапазоні довжин хвиль від 8 до 12 мкм, новим є те, що об'єктив атермалізований в діапазоні температур навколишнього середовища -60°  +60 °C, друга заломлююча поверхня оптичної системи є сферичною, перша лінза виготовлена з бромід-йодиду талію, третя з броміду калію, оптична система містить діафрагму, яка обмежує світлові пучки. Корисна модель пояснюється зображенням, де на кресленні показана оптична схема атермалізованого трикомпонентного об'єктиву для ІЧ області спектра. Оптична схема містить послідовно розташовані по ходу променів перший додатний меніск 1, обернений опуклою поверхнею до простору предметів, другий від'ємний меніск 2, обернений увігнутою поверхнею до простору предметів, третій додатний меніск 4, обернений опуклою поверхнею до простору предметів. Діафрагма 3 розташована в повітряному проміжку між меніском 2 і меніском 4. Заломлюючі поверхні всіх лінз об'єктиву є сферичними. Лінзи виконані з наступних матеріалів: перша з бромід-йодиду талію (KRS5), друга з германію (Ge), третя з броміду калію (КВт). Інфрачервоне випромінювання, що йде від кожної точки віддаленого об'єкта, проходячи послідовно меніски 1 та 2, діафрагму 3 та меніск 4 фокусується в площині зображення, при цьому розмір плями розсіяння в діапазоні довжин хвиль від 8 до 12 мкм відповідає величині пікселя матричного фотоприймального пристрою (ФІШ), внаслідок чого на площадці ФІШ створюється якісне зображення об'єктів і фону в ІЧ спектральному діапазоні. Діафрагма 3 обмежує поперечний перетин світлових пучків в оптичній системі. Об'єктив має наступні характеристики: фокусна відстань f=56 мм, кутове поле зору 2ω=24°, довжина уздовж оптичної осі між першою заломлюючою поверхнею і площиною зображення 94 мм. Висока якість зображення в об'єктиві підтверджується малими значеннями плями розсіяння: розмір плями розсіяння для довжини хвилі 11 мікрон складає 0,0248 мм, що менше, ніж в найближчому аналозі. Фокусна відстань даного об'єктиву залишається незмінною в діапазоні температур навколишнього середовища -60° ÷ +60 °C, внаслідок чого при коливаннях температури в указаному діапазоні в ФПП буде формуватися якісне зображення. 1 UA 75149 U Таблиця містить конструктивні параметри атермалізованого трикомпонентного об'єктиву для інфрачервоної області спектра. Таблиця Радіус кривизни поверхні оптичного компонента, мм R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 5 72,95 180,44 -44,87 -50,35  25,11 90,05 Відстань між оптичними поверхнями компонентів системи, мм 7 9,8 7,5 21,7 21,7 6 20,24 Матеріал оптичного компонента Бромід-йодид талію (KRS5) Германій (Ge) Діафрагма Бромід калію (КВr) До складу системи входить діафрагма діаметром 30 мм, вказана позицією 5 в таблиці. Таким чином, пропонований атермалізований об'єктив для інфрачервоної області спектра, що має сукупність вказаних відмітних ознак, порівняно з найближчим аналогом дозволяє покращити якість зображення, зменшити габаритні розміри і масу, підвищити технологічність та зберегти високу якість зображення в діапазоні температур навколишнього середовища від -60° до +60 °C за рахунок відсутності терморозфокусування в оптичній системі в цьому температурному діапазоні. 10 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 25 30 1. Атермалізований трикомпонентний об'єктив для інфрачервоної області спектра, що містить послідовно розташовані по ходу променів три оптичні компоненти, які працюють в ІЧ діапазоні довжин хвиль від 8 до 12 мкм, який відрізняється тим, що додатково містить діафрагму, яка розташована між другим і третім оптичним компонентом, а радіус кривизни першої оптичної поверхні об'єктива становить 72,95 мм, радіус кривизни другої поверхні 180,44 мм, радіус кривизни третьої поверхні -44,87 мм, радіус кривизни четвертої поверхні -50,35 мм, радіус кривизни п'ятої поверхні , радіус кривизни шостої поверхні 25,11 мм, радіус кривизни сьомої поверхні 90,05 мм, відстань між першою та другою оптичними поверхнями системи становить 7 мм, відстань між другою та третьою оптичними поверхнями 9,8 мм, відстань між третьою та четвертою оптичними поверхнями 7,5 мм, відстань між четвертою оптичною поверхнею і площиною діафрагми 21,7 мм, відстань між площиною діафрагми і шостою оптичною поверхнею 21,7 мм, відстань між шостою та сьомою оптичними поверхнями 6 мм, відстань між сьомою оптичною поверхнею та фокальною площиною системи становить 20,24 мм. 2. Атермалізований трикомпонентний об'єктив для інфрачервоної області спектра за п. 1, який відрізняється тим, що друга заломлююча поверхня оптичної системи виконана сферичною. 3. Атермалізований трикомпонентний об'єктив для інфрачервоної області спектра за п. 1, який відрізняється тим, що перша лінза оптичної системи виготовлена з бромід-йодиду талію, а третя - з броміду калію. 2 UA 75149 U Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3