Аспирант
Graduate student
Кандидат технических наук, доцент
Associate Professor, PhD in Engineering
Приборы инфракрасной техники часто эксплуатируются в сложных условиях окружающей среды. В первую очередь это относится к температурному диапазону, который согласно требованиям может достигать ±60 °С. Исходя из этого одной из важных задач при проектировании объективов инфракрасных приборов является сохранение их основных характеристик при температурных колебаниях. Изменение температуры внутри объектива приводит к изменению конструктивных параметров оптической системы и как следствие к терморасфокусировке и появлению термоаберраций в изображении, что повлечет за собой резкое снижение частотных и энергетических характеристик системы. В статье рассмотрен вопрос компенсации влияния температурных полей на качество изображения фокусирующих узлов, работающих в инфракрасном спектральном диапазоне, для случая однородного распределения температуры в системе.
Устранение зависимости характеристик ИК-объективов от температуры целесообразно проводить на этапе проектирования фокусирующего узла путем использования методов атермализации. Рассмотрены результаты применения разработанной авторами методики пассивной оптической атермализации для проектирования инфракрасных объективов-триплетов и отмечены их преимущества по сравнению с неатермализованными аналогами. Предложены схемы термонезависимых трехкомпонентных объективов, работающих в дальнем инфракрасном диапазоне спектра 8–14 мкм, с матричными фотоприемниками. Приведены результаты анализа влияния изменения температурного поля на качество изображения как неатермализованных, так и атермализованных ИК-объективов. Рекомендуются комбинации оптических материалов и характеристики оптических систем для создания атермализованных объективов дальней инфракрасной области спектра. Приведена оптическая система триплета, рассчитанного на основе методики атермализации.
Devices of infrared equipment are often operating under complicated environmental conditions. First of all it concerns temperature range which can reach ±60 °С in accordance with the requirements. Proceeding from this condition one of the most important tasks for designing objectives if the infrared devices is to preserve their main characteristics during temperature fluctuations. Temperature changes in internal part of the objective leads to changes in design values of the optical system and it leads consequently to thermal defocusing and appearance of aberrations in image that entails sharp decrease in frequency and energy characteristics of the system. The paper considers a problem on compensation of temperature field influence on image quality of focusing units operating in infrared spectral range when there is uniform temperature distribution in the system.
It is expedient to remove dependences of infrared objective characteristics on temperature at the designing stage of focusing unit while using an athermalization method. The paper examines application results of the developed methodology for passive optical athermalization for designing infrared triplet objectives and reveals their advantages in comparison with non-athermalized analogues. Schemes of thermal-independent three-component objectives operating in in the long-distance infrared range of the spectrum 8–14 mkm with matrix photo-receivers have been proposed in the paper. The paper provides results of the analysis on influence of temperature field changes on image quality as non-athermalized so athermalized infrared objectives as well. Combinations of optical materials and characteristics of optical systems for creation of athermalized objectives with long-distance infrared spectrum range have been recommended in the paper. The paper presents an optical system of the triplet which is calculated on the basis of the developed athermalization methodology.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.