Двухканальный коаксиальный зеркально-линзовый объектив
Патент 2335790
Авторы
Правообладатели
Классы МПК
Двухканальный коаксиальный зеркально-линзовый объектив
Иллюстрации
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 плоскопараллельная пластинка с вырезанной центральной зоной, второй компонент содержит выпукло-плоскую линзу и склеенный блок из мениска, обращенного выпуклой поверхностью к плоскости изображений, и двояковогнутой линзы. На последней поверхности второго компонента нанесено кольцевое отражающее покрытие. Третий компонент - мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству предметов, с отражающим покрытием на второй поверхности и вырезанной центральной зоной. Четвертый компонент состоит из трех одиночных линз, первая из которых мениск, вторая и третья - двояковыпуклые. Линзовый ТП канал содержит три мениска, первый и третий из которых обращены к плоскости изображений вогнутыми поверхностями, а второй - выпуклой. Обеспечивается повышение углового поля линзового ТП канала, повышение эффективного относительного отверстия зеркально-линзового канала видимого диапазона при сохранении высокого качества изображения в каждом канале. 4 ил., 5 табл.
Реферат
Изобретение относится к области оптического приборостроения, а именно к объективам многоканальных систем, и может быть использовано для работы в двухканальных приборах ночного видения (ПНВ), имеющих один канал для работы совместно с приемниками излучения видимого диапазона (электронно-оптическими преобразователями (ЭОП) или низкоуровневыми телевизионными камерами (НТК)), а второй - с матричными инфракрасными (ИК) фотоприемными устройствами (ФПУ), для решения задач обнаружения и опознавания объектов в сложных условиях наблюдения и при пониженной освещенности. Предлагаемый двухканальный объектив может быть использован как в пассивных, так и в активно-импульсных двухканальных ПНВ.
Известна двухканальная система [РФ 94013373. Совмещенный объектив // Ларкин Е.В., Арбузова И.В., Данилкин Ф.А. - 1995. - Бюл. №35], в которой центральная часть зрачка используется для прохождения излучения видимого диапазона, а кольцевая часть зрачка - для прохождения ИК излучения. Однако конструкция этого устройства в силу того, что каждый из каналов содержит всего по две линзы, принципиально не может обеспечить высокие относительное отверстие и разрешающую способность каналов. Кроме того, оно не формирует изображение на конечном расстоянии, а является, по сути, афокальной системой, после которой для получения изображений в видимых и инфракрасных лучах в каждом канале необходимо располагать два дополнительных объектива.
Известны двух- (и более) канальные объективы, обеспечивающие формирование изображения объекта по нескольким каналам, имеющим общую визирную ось, в том числе: канал ПНВ с приемником излучения видимого диапазона (например, ЭОП) и тепловизионный (ТП) канал [Гейхман И.Л., Волков В.Г. Основы улучшения видимости в сложных условиях. - М.: ООО Недра-Бизнесцентр. 1999, с.262-280]. Объективы различаются по своим конструктивным схемам, оптическим характеристикам, массогабаритным параметрам. Основным недостатком этих объективов является низкая разрешающая способность и большие массогабаритные характеристики. Лучший по качеству из упомянутых выше многоканальных объективов [2, с.267, таблица 19, рис.128, с.265] содержит в канале ПНВ с ЭОП 10 компонентов, имеет фокусное расстояние 225 мм, угловое поле 5° относительное отверстие 1:2, обеспечивает в спектральном диапазоне 0,7÷0,9 мкм коэффициент передачи контраста для пространственных частот 15 и 30 мм-1 соответственно 0,823 и 0,686 (для точки на оси) и 0,638 и 0,411 (для края поля зрения), при этом его габаритные размеры 150×321×284 мм. Объективы ТП каналов состоят из 3-5 линз, фокусные расстояния 130 (габаритные размеры 150×388×280 мм) и 292 мм, относительные отверстия до 1:1,8 и 1:2; информация о качестве изображения ТП канала не приводится.
Наиболее близким по технической сущности, принятым за прототип, является двухканальный зеркально-линзовый объектив, содержащий зеркально-линзовый канал видимого диапазона и линзовый ТП канал, расположенный в зоне центрального экранирования зеркально-линзового канала видимого диапазона, имеющие общую визирную ось, при этом зеркально-линзовый канал выполнен в виде четырех компонентов, первый из которых по ходу лучей имеет форму защитной плоскопараллельной пластинки с вырезанной центральной зоной, в состав второго компонента входит выпукло-плоская линза, на последней поверхности второго компонента нанесено кольцевое отражающее покрытие, третий компонент выполнен в виде мениска, обращенного вогнутыми поверхностями к пространству предметов, имеющего внутреннее отражающее покрытие на второй поверхности и вырезанную центральную зону, четвертый компонент состоит из трех одиночных линз, первая из которых по ходу лучей имеет форму мениска, при этом первый и третий компоненты зеркально-линзового канала выполнены из стекла одной марки с показателем преломления не более 1,52, а линзовый ТП канал выполнен в виде трех одиночных линз в форме менисков, разнесенных вдоль оптической оси на значительное расстояние, первый и третий из которых к плоскости изображений обращены своими вогнутыми поверхностями, а второй - выпуклыми, один из компонентов линзового ТП канала установлен в отверстии первого компонента зеркально-линзового канала видимого диапазона [РФ №2256205. Двухканальный зеркально-линзовый объектив (варианты) // Косолапов Г.И., Журавлев П.В., Хацевич Т.Н. - 2005. - Бюл. №19, второй вариант], при этом имеют место следующие соотношения
где f'зл, f'2зл, f'3зл - фокусные расстояния зеркально-линзового канала и его второго и третьего компонентов соответственно;
LЛ - длина вдоль оптической оси от первой поверхности до плоскости изображений линзового ТП канала;
f'л - фокусное расстояние линзового ТП канала.
В примере конкретного исполнения зеркально-линзовый канал имеет фокусное расстояние f'зл=119 мм, геометрическое относительное отверстие 1:1,2; эффективное относительное отверстие 1:1,7; угловое поле в пространстве предметов 2ω=8°; линейный размер приемника излучения видимого диапазона 18 мм. При этом фокусные расстояния его компонентов соответственно равны: f'2зл=4,1f'зл; |f'3зл|=1,75 f'зл. Зеркально-линзовый канал обеспечивает для точки на оси для пространственных частот 30 и 50 мм-1 коэффициенты передачи контраста соответственно 0,85 и 0,74, а для точек на краю поля зрения - соответственно 0,69 и 0,43.
В примере конкретного исполнения (второй вариант) линзовый ТП канал имеет фокусное расстояние f'=100 мм; относительное отверстие D:f'=1:1,8; размер чувствительной площадки ИК приемника 2y'=9,6 мм, угловое поле в пространстве предметов 2ω=5°30'. Канал рассчитан для работы в спектральном интервале 8-12 мкм. Длина линзового ТП канала составляет 1,66 от его фокусного расстояния (Lл=1,66f'л). Для единой компоновки каналов оптическая ось линзового ТП канала претерпевает излом с помощью поворотных зеркал. Качество изображения линзового ТП канала следующее: для всех точек поля коэффициенты передачи контраста для пространственных частот 15 и 30 мм-1 составляют соответственно 0,6 и 0,3.
Таким образом, основными недостатками прототипа являются малая величина углового поля линзового ТП канала и недостаточное относительное отверстие зеркально-линзового канала видимого диапазона.
Повышение углового поля линзового ТП канала в прототипе неизбежно ведет к виньетированию наклонных пучков либо в зеркально-линзовом канале, либо в линзовом ТП канале и как результат к снижению освещенности на краях поля зрения, что снижает эффективность мер по повышению светосилы каждого канала в двухканальном зеркально-линзовом объективе. Для уменьшения виньетирования необходимо повышать геометрическое относительное отверстие зеркально-линзового канала, а в прототипе это невозможно без ухудшения качества изображения зеркально-линзового канала из-за возрастания аберраций широких пучков - сферической и комы.
Предложен двухканальный коаксиальный зеркально-линзовый объектив, содержащий зеркально-линзовый канал видимого диапазона и линзовый ТП канал, расположенный в зоне центрального экранирования зеркально-линзового канала видимого диапазона, имеющие общую визирную ось. Зеркально-линзовый канал выполнен в виде четырех компонентов, первый из которых по ходу лучей имеет форму защитной плоскопараллельной пластинки с вырезанной центральной зоной, в состав второго компонента входит выпукло-плоская линза, на последней поверхности второго компонента нанесено кольцевое отражающее покрытие, третий компонент выполнен в виде мениска, обращенного вогнутыми поверхностями к пространству предметов, имеющего внутреннее отражающее покрытие на второй поверхности и вырезанную центральную зону, четвертый компонент состоит из трех одиночных линз, первая из которых по ходу лучей имеет форму мениска. Первый и третий компоненты зеркально-линзового канала выполнены из стекла одной марки с показателем преломления не более 1,52. Линзовый ТП канал выполнен в виде трех одиночных линз в форме менисков, разнесенных вдоль оптической оси на значительное расстояние, первый и третий из которых к плоскости изображений обращены своими вогнутыми поверхностями, а второй - выпуклыми. Один из компонентов линзового ТП канала установлен в отверстии первого компонента зеркально-линзового канала видимого диапазона. Во второй компонент зеркально-линзового канала введен склеенный блок из двух линз, первая из которых имеет форму мениска, обращенного выпуклыми поверхностями к плоскости изображений, вторая имеет двояковогнутую форму, при этом диаметр второй линзы соответствует внешнему диаметру кольцевого отражающего покрытия. Вторая и третья линзы четвертого компонента выполнены двояковыпуклыми. Оптические оси линзового ТП канала и зеркально-линзового канала видимого диапазона совпадают, при этом при выполнении соотношений (1) имеют место следующие соотношения:
где Lзл - длина вдоль оптической оси от первой поверхности до плоскости изображений зеркально-линзового канала видимого диапазона;
Lзл2 - длина вдоль оптической оси от первой поверхности второго компонента до плоскости изображений зеркально-линзового канала видимого диапазона;
f'зл, f'2зл, f'3зл, f'4зл - фокусные расстояния зеркально-линзового канала и его второго, третьего и четвертого компонентов соответственно;
f'10 - фокусное расстояние первого мениска линзового ТП канала;
f'12 - фокусное расстояние третьего мениска линзового ТП канала;
f'11+12 - эквивалентное фокусное расстояние второго и третьего менисков линзового ТП канала, расположенных вдоль оптической оси на расстоянии d11,12.
Предлагаемый двухканальный коаксиальный зеркально-линзовый объектив позволяет обеспечить более высокие технические характеристики - повысить угловое поле линзового ТП канала, повысить геометрическое и эффективное относительное отверстие зеркально-линзового канала видимого диапазона при сохранении высокого качества изображения в каждом канале.
Более высокие технические характеристики предлагаемого объектива обеспечиваются новой совокупностью отличительных признаков:
- во второй компонент зеркально-линзового канала введен склеенный блок из двух линз, первая из которых имеет форму мениска, обращенного выпуклыми поверхностями к плоскости изображений, вторая имеет двояковогнутую форму, при этом диаметр второй линзы соответствует внешнему диаметру кольцевого отражающего покрытия, вторая и третья линзы четвертого компонента выполнены двояковыпуклыми, при этом имеют место соотношения (2);
- оптические оси линзового ТП канала и зеркально-линзового канала видимого диапазона совпадают, при этом в линзовом ТП канале имеют место соотношения (3), (4) и (5).
Выполнение второго компонента зеркально-линзового канала в виде склеенного блока из двух линз, первая из которых имеет форму мениска, обращенного выпуклыми поверхностями к плоскости изображений, вторая имеет двояковогнутую форму, при этом диаметр второй линзы соответствует внешнему диаметру кольцевого отражающего покрытия, и выполнение второй и третьей линзы четвертого компонента двояковыпуклыми при соблюдении указанных соотношений (2) позволяет улучшить коррекцию аберраций широких осевых и наклонных пучков лучей и тем самым повысить геометрическое относительное отверстие зеркально-линзового канала до 1:0,8, а эффективное относительное отверстие до 1:1,3 при сохранении высокого качества изображения.
Выполнение в линзовом ТП канале компонентов в соответствии с указанными соотношениями (3) и (4) позволяет увеличить угловое поле канала более чем в 2 раза по сравнению с прототипом и одновременно сократить длину линзового ТП канала в соответствии с соотношением (5) при сохранении светосилы и высокого качества изображения, близкого к дифракционному для спектрального интервала 8-12 мкм при соотношении длины линзового ТП канала и его фокусного расстояния не более 1,3. Последнее обстоятельство позволяет в двухканальном объективе расположить коаксиально линзовый ТП канал и зеркально-линзовый канал видимого диапазона без ущерба для массогабаритных характеристик и без дополнительного виньетирования в любом канале.
Авторам не известны оптические системы двухканальных зеркально-линзовых объективов, обладающие признаками, сходными с признаками, отличающими предлагаемую систему от прототипа, поэтому данная система двухканального коаксиального объектива обладает существенными отличиями.
Предложенное изобретение иллюстрируется следующими графическими материалами:
Фиг.1 - оптическая схема двухканального коаксиального зеркально-линзового объектива;
Фиг.2 - частотно-контрастная характеристика (ЧКХ) зеркально-линзового канала;
Фиг.3 - ЧКХ линзового ТП канала;
Фиг.4 - функция концентрации энергии (ФКЭ) линзового ТП канала.
На фиг.1 изображена предлагаемая оптическая схема двухканального коаксиального зеркально-линзового объектива, каналы которого имеют общую визирную ось.
Оптическая система содержит зеркально-линзовый канал ПНВ с приемником излучения видимого диапазона и линзовый ТП канал с ИК ФПУ, расположенный в зоне центрального экранирования зеркально-линзового канала, при этом каналы расположены коаксиально и их оптические оси совпадают.
Зеркально-линзовый канал содержит установленные по ходу лучей четыре компонента. Компонент 1 - это защитная плоскопараллельная пластинка с вырезанной центральной зоной. Компонент 2 состоит из выпукло-плоской линзы 5 и блока 6, склеенного из двух линз, первая из которых имеет форму мениска, обращенного выпуклыми поверхностями к плоскости изображений, вторая имеет двояковогнутую форму, на последней поверхности которой нанесено кольцевое отражающее покрытие, а ее диаметр соответствует внешнему диаметру кольцевого отражающего покрытия. Компонент 3 выполнен в виде мениска, обращенного вогнутыми поверхностями к пространству предметов, имеющего внутреннее отражающее покрытие на второй поверхности и вырезанную центральную зону. Компонент 4 состоит из трех одиночных линз: мениска 7 и двух двояковыпуклых линз 8 и 9. Компоненты 1 и 3 зеркально-линзового канала выполнены из стекла одной марки с показателем преломления не более 1,52. При этом имеют место вышеприведенные соотношения (2).
Линзовый ТП канал выполнен в виде трех одиночных линз 10, 11, 12 в форме менисков, разнесенных вдоль оптической оси на значительное расстояние, первый и третий из которых к плоскости изображений обращены своими вогнутыми поверхностями, а второй - выпуклыми. Один из компонентов линзового ТП канала установлен в отверстии первого компонента зеркально-линзового канала видимого диапазона. При этом имеют место следующие соотношения (3)-(5).
Излучение, идущее от удаленного объекта, проходя последовательно компоненты 1, 2 зеркально-линзового канала, отражается первый раз от внутреннего зеркального покрытия на второй поверхности мениска 3, второй раз - от кольцевого отражающего покрытия, нанесенного на последней вогнутой поверхности склеенного из двух линз блока 6, далее проходит линзы 7, 8, 9 компонента 4, фокусируется и образует изображение объекта в плоскости, с которой совмещена плоскость чувствительной площадки приемника излучения канала видимого диапазона.
ИК излучение, идущее от удаленного объекта, проходит компоненты 10, 11, 12 линзового ТП канала, фокусируется ими и образует изображение объекта в плоскости приемника излучения ТП канала (ИК ФПУ).
В качестве конкретного примера исполнения двухканального коаксиального зеркально-линзового объектива в таблицах 1-5 приведены конструктивные параметры оптических систем каналов объектива, а также их ЧКХ и ФКЭ, подтверждающие высокое качество изображения, даваемое зеркально-линзовым каналом и линзовым ТП каналом.
| Таблица 1 | ||||
| Конструктивные параметры зеркально-линзового канала (f'=71 мм; диаметр входного зрачка D=90 мм; D:f'=1:0,79; Dэф:f'=1,3; угловое поле в пространстве предметов 2ω=8°; размер чувствительной площадки приемника излучения 2y'=10 мм; спектральный интервал 0,68-0,88 мкм) | ||||
| Поз. | № пов. | R | d | Марка стекла |
| 1 | 1 | ∞ | 7 | К8 |
| 2 | ∞ | 70 | ||
| 5 | 3 | 181,56 | 10 | К8 |
| 4 | ∞ | 12 | ||
| 6 | 5 | -115,70 | 9 | ТФ5 |
| 6 | -108,64 | 31,8 | ||
| 3 | 7 | -21,23 | 9 | К8 |
| 8 | -198,57 | -9 | -К8 | |
| 9 | -121,23 | -28,28 | ||
| 6 | 10 | 590,38 | 30,68 | |
| 7 | 11 | -68,50 | 3 | ТФ10 |
| 12 | -135,28 | 0,5 | ||
| 8 | 13 | 41,35 | 6,5 | ТК21 |
| 14 | -340,34 | 0,5 | ||
| 9 | 15 | 45,00 | 4,5 | ТК21 |
| 16 | -1177,42 |
| Таблица 2 | ||||
| Конструктивные параметры линзового ТП канала (фокусное расстояние f'=80 мм; относительное отверстие D:f'=1:1,6; размер чувствительной площадки ИК приемника 2y'=19,2 мм, угловое поле в пространстве предметов 2ω=13°4'; спектральный интервал 8-12 мкм) | ||||
| Поз. | № пов. | R | d | Материал |
| 10 | 1 | 66,68 | 5,0 | Ge |
| 2 | 81,66 | 56,2 | ||
| 11 | 3 | -33,11 | 4,3 | Ge |
| 4 | -37,49 | 15,0 | ||
| 12 | 5 | 37,49 | 4,3 | Ge |
| 6 | 40,93 |
| Таблица 3 | |||||
| ЧКХ зеркально-линзового канала | |||||
| Частота, мм-1 | Точка на оси | ω=2° | ω=4° | ||
| М | S | М | S | ||
| 5,0 | 0,98 | 0,97 | 0,98 | 0,95 | 0,97 |
| 10,0 | 0,96 | 0,95 | 0,96 | 0,90 | 0,95 |
| 15,0 | 0,94 | 0,92 | 0,93 | 0,86 | 0,92 |
| 20,0 | 0,91 | 0,90 | 0,91 | 0,82 | 0,89 |
| 25,0 | 0,89 | 0,78 | 0,89 | 0,78 | 0,86 |
| 30,0 | 0,87 | 0,85 | 0,86 | 0,74 | 0,84 |
| 35,0 | 0,85 | 0,82 | 0,84 | 0,71 | 0,81 |
| 40,0 | 0,83 | 0,79 | 0,81 | 0,68 | 0,78 |
| 45,0 | 0,81 | 0,76 | 0,78 | 0,65 | 0,75 |
| 50,0 | 0,79 | 0,72 | 0,76 | 0,63 | 0,71 |
| Таблица 4 | |||||
| ЧКХ линзового ТП канала | |||||
| Частота, мм-1 | Точка на оси | ω=3,4° | ω=6,8° | ||
| М | S | М | S | ||
| 5,0 | 0,88 | 0,86 | 0,87 | 0,86 | 0,86 |
| 10,0 | 0,76 | 0,72 | 0,74 | 0,73 | 0,70 |
| 15,0 | 0,63 | 0,59 | 0,61 | 0,61 | 0,56 |
| 20,0 | 0,53 | 0,48 | 0,50 | 0,51 | 0,45 |
| 25,0 | 0,44 | 0,39 | 0,41 | 0,42 | 0,36 |
| 30,0 | 0,35 | 0,30 | 0,33 | 0,33 | 0,27 |
| 35,0 | 0,28 | 0,22 | 0,25 | 0,25 | 0,20 |
| 40,0 | 0,20 | 0,15 | 0,17 | 0,18 | 0,14 |
| 45,0 | 0,13 | 0,09 | 0,11 | 0,11 | 0,09 |
| 50,0 | 0,09 | 0,05 | 0,07 | 0,07 | 0,05 |
| Таблица 5 | |||
| ФКЭ линзового ТП канала | |||
| Радиус пятна, мкм | Энергия, отн.ед | ||
| Точка на оси | ω=3,4° | ω=6,8° | |
| 5,0 | 0,22 | 0,19 | 0,17 |
| 10,0 | 0,57 | 0,50 | 0,47 |
| 15,0 | 0,75 | 0,70 | 0,68 |
| 20,0 | 0,80 | 0,78 | 0,77 |
| 25,0 | 0,83 | 0,82 | 0,81 |
В таблице 1 приведены конструктивные параметры зеркально-линзового канала, имеющего фокусное расстояние f'=71 мм; диаметр входного зрачка D=90 мм; геометрическое относительное отверстие D:f'=1:0,79; эффективное относительное отверстие Dэф:f'=1,3; угловое поле в пространстве предметов 2ω=8°; размер чувствительной площадки приемника излучения 2y'=10 мм; спектральный интервал 0,68-0,88 мкм. В качестве приемника излучения в конкретном примере исполнения применена низкоуровневая телевизионная камера размером 1/2 дюйма. В таблице 1 позиция линз указана в соответствие с фиг.1; № пов. - номер преломляющей или отражающей поверхности по ходу луча; R - радиус преломляющих или отражающих поверхностей; d - толщины линз и воздушных промежутков. Все линейные размеры приведены в миллиметрах. Апертурная диафрагма совмещена с третьей преломляющей поверхностью. Масса оптических компонентов канала составляет 675 г.
Как следует из таблицы 1, конструктивные параметры зеркально-линзового канала видимого диапазона удовлетворяют следующим соотношениям: Lзл=2,26f'зл, Lзл2=1,18f'зл, f'4зл=0,53f'зл, т.е. соответствуют соотношениям (2).
В таблице 2 приведены конструктивные параметры линзового ТП канала объектива, имеющего фокусное расстояние f'=80 мм; относительное отверстие D:f'=1:1,6; размер чувствительной площадки ИК-приемника 2y'=19,2 мм; угловое поле в пространстве предметов 2ω=13°40'; спектральный интервал 8-12 мкм.
Апертурная диафрагма совмещена с первой преломляющей поверхностью.
Масса оптических компонентов канала составляет 100 г.
Как следует из таблицы 2, длина зеркально-линзового канала составляет 1,29 от его фокусного расстояния, при этом конструктивные параметры его компонентов соответственно равны: f'10=1,21f'л; f'11+12=1,06f'л; f'12=0,96f'л; d11,12≤0,18f'11+12, т.е. соответствуют соотношениям (3)-(5).
В таблице 3 и на фиг.2 приведены ЧКХ для зеркально-линзового канала. В таблице 3 коэффициенты передачи контраста указаны в относительных единицах для пространственных частот, отнесенных к плоскости чувствительной площадки приемника видимого диапазона, в мм-1, в диапазоне от 0 до 50 мм-1 для точки на оси и для точек на середине и краю поля зрения (для углов наклона внеосевых пучков 2 и 4°). Для внеосевых точек изображения коэффициенты передачи контраста приведены для меридионального (М) и сагиттального (S) сечений. На фиг.2 по оси абсцисс отложены значения пространственных частот, отнесенные к плоскости чувствительной площадки приемника видимого диапазона, в мм-1; по оси ординат - значения коэффициентов передачи контраста, отн.ед. Графики ЧКХ представлены для точки на оси (обозначение "0"), для точек на середине поля (обозначение "2°") и для точек на краю поля (обозначение "4°") как для меридионального (м), так и сагиттального сечений (s). Для сравнения на фиг.3 приведена также ЧКХ безаберрационного объектива (обозначение "дифр."). Из графиков фиг.3 и данных таблицы 4 следует, что для точки на оси коэффициенты передачи контраста для пространственных частот 30 и 50 мм-1 составляют соответственно 0,87 и 0,79, а для точек на краю поля зрения - соответственно 0,74 и 0,63, что не хуже, чем у объектива-прототипа.
В таблице 4 и на фиг.3 приведена ЧКХ линзового ТП канала. Значения коэффициентов передачи контраста приведены для точки на оси, середины и края изображения (для углов наклона 3,4° и 6,8°), остальные обозначения аналогичны таблице 3 и фиг.2. Из графиков фиг.3 и данных таблицы 4 следует, что для всех точек изображения средние коэффициенты передачи контраста для пространственной частоты 15 мм-1 составляют примерно 0,6, а для частоты 30 мм-1 - примерно 0,3, что не хуже, чем у объектива-прототипа.
В таблице 5 и на фиг.4 приведена ФКЭ для линзового ТП канала. Значения энергии в относительных единицах характеризуют, какая часть всей энергии пятна находится в круге указанного радиуса. Из графиков фиг.4 и данных таблицы 5 следует, что в пределах элемента приемника радиусом 0,025 мм сосредоточено до 80% всей энергии, что достаточно близко к дифракционному пределу и не хуже, чем у объектива-прототипа.
Таким образом, предлагаемый двухканальный коаксиальный зеркально-линзовый объектив, обладающий совокупностью указанных отличительных признаков, в сравнении с прототипом позволяет обеспечить более высокие технические характеристики - повышение углового поля линзового ТП канала, повышение геометрического и эффективного относительного отверстия зеркально-линзового канала видимого диапазона при сохранении высокого качества изображения в каждом канале и отсутствии виньетирования наклонных пучков в двухканальном зеркально-линзовом объективе.
Предлагаемый двухканальный коаксиальный зеркально-линзовый объектив может быть использован для работы в пассивных и активных двухканальных ПНВ, имеющих один канал для работы совместно с приемниками видимого диапазона, а второй - с матричными ИК ФПУ, для решения задач обнаружения и опознавания объектов при пониженной освещенности и в сложных условиях наблюдения.
Литература
1. РФ 94013373. Совмещенный объектив // Ларкин Е.В., Арбузова И.В., Данилкин Ф.А. - 1995. - Бюл. №35.
2. Гейхман И.Л., Волков В.Г. Основы улучшения видимости в сложных условиях. - М.: ООО Недра-Бизнесцентр. 1999. - 286 с.
3. РФ №2256205. Двухканальный зеркально-линзовый объектив (варианты) // Косолапов Г.И., Журавлев П.В., Хацевич Т.Н. - 2005. - Бюл. №19.
Двухканальный коаксиальный зеркально-линзовый объектив, содержащий зеркально-линзовый канал видимого диапазона и линзовый тепловизионный (ТП) канал, расположенный в зоне центрального экранирования зеркально-линзового канала видимого диапазона, имеющие общую визирную ось, при этом зеркально-линзовый канал выполнен в виде четырех компонентов, первый из которых по ходу лучей имеет форму защитной плоскопараллельной пластинки с вырезанной центральной зоной, в состав второго компонента входит выпукло-плоская линза, на последней поверхности второго компонента нанесено кольцевое отражающее покрытие, третий компонент выполнен в виде мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов, имеющего внутреннее отражающее покрытие на второй поверхности и вырезанную центральную зону, четвертый компонент состоит из трех одиночных линз, первая из которых по ходу лучей имеет форму мениска, при этом первый и третий компоненты зеркально-линзового канала выполнены из стекла одной марки с показателем преломления не более 1,52, а линзовый ТП канал выполнен в виде трех одиночных линз в форме менисков, разнесенных вдоль оптической оси на значительное расстояние, первый и третий из которых к плоскости изображений обращены своими вогнутыми поверхностями, а второй - выпуклой, один из компонентов линзового ТП канала установлен в отверстии первого компонента зеркально-линзового канала видимого диапазона, при этом имеют место следующие соотношения:
отличающийся тем, что во второй компонент зеркально-линзового канала введен склеенный блок из двух линз, первая из которых имеет форму мениска, обращенного выпуклой поверхностью к плоскости изображений, вторая имеет двояковогнутую форму, при этом диаметр второй линзы соответствует внешнему диаметру кольцевого отражающего покрытия, вторая и третья линзы четвертого компонента выполнены двояковыпуклыми, оптические оси линзового ТП канала и зеркально-линзового канала видимого диапазона совпадают, при этом имеют место следующие соотношения:
где Lзл - длина вдоль оптической оси от первой поверхности до плоскости изображений зеркально-линзового канала видимого диапазона;
Lзл2 - длина вдоль оптической оси от первой поверхности второго компонента до плоскости изображений зеркально-линзового канала видимого диапазона;
Lл - длина вдоль оптической оси от первой поверхности до плоскости изображений линзового ТП канала;
f'зл, f'2зл, f'3зл, f'4зл - фокусные расстояния зеркально-линзового канала и его второго, третьего и четвертого компонентов соответственно;
f10 - фокусное расстояние первого мениска линзового ТП канала;
f12 - фокусное расстояние третьего мениска линзового ТП канала;
f11+12 - эквивалентное фокусное расстояние второго и третьего менисков линзового ТП канала, расположенных вдоль оптической оси на расстоянии d11,12.