Патент на изобретение №2353959
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА СПЕКТРОДЕЛИТЕЛЯ ДЛЯ ИК-ОБЛАСТИ СПЕКТРА
(57) Реферат:
Оптическая система спектроделителя для ИК-области спектра, включающая плоскопараллельную пластину со спектроделительным покрытием, установленную под углом 45 градусов к оптической оси, отличается тем, что пластина расположена в сходящемся пучке лучей в пространстве изображения объектива, за ней уставлен компенсатор аберраций, состоящий из двух линз: первой по ходу лучей – положительной с выпуклой первой поверхностью и цилиндрической второй поверхностью, второй – плосковогнутой, обращенной вогнутостью к изображению и смещенной в меридиональной плоскости по направлению, перпендикулярному к оптической оси. Технический результат – создание оптической системы спектроделителя для приборов, работающих одновременно в двух различных диапазонах ИК-области спектра с одновременным повышением качества коррекции аберраций и уменьшением габаритов прибора. 3 ил., 4 табл.
Изобретение относится к оптическим системам и может использоваться в качестве насадки, разделяющей лучи по различным диапазонам ИК-области спектра в тепловизионных приборах. В известных оптических схемах «АУ-15» и «АУ-16» (В.А.Панов, Л.Н.Андреев. Оптика микроскопов. Ленинград, 1976, стр.317-323), предназначенных для разделения света в видимой области спектра, используются светоделители, выполненные в виде куб-призм. Однако в ИК-области спектра применение этих светоделителей неосуществимо из-за отсутствия клея, прозрачного в этой области. В патенте РФ No 2.187.138, МПК G02B 23/12, F41G 1/40, дата подачи заявки 27.07.2000, с целью разделения лучей по спектрам используется призменный блок, который пропускает лучи в видимой области спектра и отражает ИК-лучи. Использование этого блока в приборах, работающих с двумя каналами по двум различным диапазонам ИК-спектра, не представляется возможным. Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению и выбранным в качестве прототипа является патент США No 5.022.723, МПК G02B 23/04, G02B 23/08, публ. 11.06.1991 г., в котором с целью спектроделения применяется наклонная спектроделительная пластина, расположенная в параллельном пучке лучей. Спектроделительная пластина пропускает лучи в ИК-области спектра и отражает видимые лучи. Недостатками этой спектроделительной системы являются обязательное наличие пластины с большим световым диаметром и необходимость использования двух отдельных объективов, приводящая к увеличению габаритов прибора в целом. Изобретение решает задачу создания оптической системы спектроделителя для приборов, работающих одновременно в двух различных диапазонах ИК-области спектра с одновременным повышением качества коррекции аберраций и уменьшением габаритов прибора. Технический результат, обусловленный указанной задачей, достигается созданием оптической системы спектроделителя для ИК-области спектра, включающей плоскопараллельную пластину со спектроделительным покрытием, расположенную в сходящемся пучке лучей в пространстве изображения объектива и установленную под углом 45 градусов к его оптической оси, и установленный за ней компенсатор аберраций, состоящий из двух линз, первая по ходу лучей из которых положительная с выпуклой первой поверхностью, вторая поверхность которой цилиндрическая, вторая линза компенсатора плосковогнутая, обращенная вогнутостью к изображению и смещена в меридиональной плоскости по направлению, перпендикулярному оптической оси. Заявляемый технический эффект поясняется следующим. Наклонная пластина со спектроделительным покрытием выполняет функцию разделения лучей по различным диапазонам ИК-области спектра, а расположение ее в сходящемся пучке обеспечивает использование лишь единого объектива для двух каналов, что приводит к уменьшению габаритов прибора. Компенсатор аберраций децентрировки, вносимых расположенной в сходящемся пучке наклонной пластиной, выполненный заявленным образом, устраняет астигматизм и кому. Кроме этого, для уменьшения хроматической аберрации все оптические детали выполнены из материала с низкой дисперсией в указанном спектральном диапазоне, например германия. Изобретение поясняется чертежами и таблицами, где на фиг.1 представлена оптическая схема заявляемой системы, в таблицах 1-4 представлены конструктивные параметры и значения аберраций вариантов предлагаемой оптической системы, на фиг.2 и фиг.3 представлены частотно-контрастные характеристики этих вариантов. Оптическая схема заявляемой системы состоит из наклонной под углом 45 градусов плоскопараллельной пластины 1 со спектроделительным покрытием, расположенной в сходящемся пучке лучей в пространстве изображения объектива и компенсатора аберраций, состоящего из двух линз. Первая линза 2 из них положительная с выпуклой первой поверхностью, вторая поверхность которой цилиндрическая; вторая линза 3 плосковогнутая, обращенная вогнутостью к изображению и смещена в меридиональной плоскости по направлению, перпендикулярному оптической оси. Работа заявляемой схемы проявляется таким образом. ИК-лучи, прошедшие последнюю поверхность объектива, попадают на первую плоскую поверхность пластины 1. Эта поверхность отражает лучи некоторого диапазона ИК-области и пропускает лучи остального ИК-диапазона, например отражает лучи в диапазоне 3-5 мкм и пропускает лучи в диапазоне 8-14 мкм. Отраженные лучи создают изображение A1B1 (см. фиг.1) объекта на чувствительной поверхности первого приемника, а пропущенные лучи проходят черед линзы 2, 3 и создают изображение А2В2 объекта на чувствительной поверхности второго приемника. В таблице 1 приведены конструктивные параметры системы спектроделителя для первого варианта, где пропускающий спектр пластины 3-5 мкм, пластина располагается под углом 45 градусов к оптической оси, а объектив имеет следующие характеристики: – Величина изображения у’=5 мм – Числовая апертура в пространстве изображения А’=0.25 – Последний отрезок объектива s’=59 мм В таблице 2 показаны аберрации лучей, исходящих из осевого ( В таблице 3 показаны конструктивные параметры системы спектроделителя для второго варианта, где пропускающий спектр пластины 8-14 мкм, а объектив имеет следующие характеристики: – Величина изображения у’=5 мм – Числовая апертура в пространстве изображения А’=0.25 – Последний отрезок объектива s’=50 мм В таблице 4 показаны аберрации лучей, исходящих из осевого ( На фиг.2 показаны графики частотно-контрастной характеристики (ЧКХ) первого варианта системы. По оси абсцисс отложена пространственная частота N мм-1, отнесенная к плоскости изображения объектива, а по оси ординат – коэффициенты передачи контраста Т в относительных единицах, причем кривая I проявляет ЧКХ в сагиттальной поверхности, а кривая II – в меридианной. На фиг.3 показаны графики ЧКХ второго варианта системы. Предлагаемая оптическая система спектроделителя для ИК-области спектра предназначена для приборов, работающих одновременно с двумя отдельными приемниками ИК-области спектра, и обеспечивает уменьшение габаритов прибора в целом, благодаря использованию единственного объектива, и имеет высокое качество коррекции аберраций в соответственном угловом поле объектива. В настоящее время отработана оптическая схема и выполнен расчет элементов оптической системы спектроделителя, а также исследованы ее характеристики. Предполагается создание аппаратуры с заявляемой оптической схемой.
Формула изобретения
Оптическая система спектроделителя для ИК-области спектра, включающая плоскопараллельную пластину со спектроделительным покрытием, установленную под углом 45° к оптической оси, отличающаяся тем, что пластина расположена в сходящемся пучке лучей в пространстве изображения объектива, а за ней уставлен компенсатор аберраций, состоящий из двух линз, первая по ходу лучей – положительная с выпуклой первой поверхностью, вторая поверхность которой – цилиндрическая, вторая линза компенсатора – плосковогнутая, обращенная вогнутостью к изображению, и смещена в меридиональной плоскости по направлению, перпендикулярному к оптической оси.
РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
0) и крайнего (
=4 мкм
