CC BY
68
УДК 621.384.3
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ И ОТЕЧЕСТВЕННЫХ ВАРИОСИСТЕМ ИНФРАКРАСНОГО ДИАПАЗОНА
Тимофей Андреевич Юшков
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, магистрант, кафедра наносистем и оптотехники, тел. (923)123-79-79, e-mail: [email protected]
Михаил Владимирович Киселев
Филиал АО «ПО УОМЗ» «Урал-СибНИИОС», 630049, Россия, г. Новосибирск, ул. Дуси Ко-вальчук, 179/2, кандидат технических наук, директор, тел./факс (383)225-68-40, тел. (383)225-87-46
Юрий Александрович Фесько
Филиал АО «ПО УОМЗ» «Урал-СибНИИОС», 630049, Россия, г. Новосибирск, ул. Дуси Ковальчук, 179/2, кандидат технических наук, инженер-конструктор I категории, тел. (383)216-08-57, e-mail: [email protected]
Денис Сергеевич Шелковой
Филиал АО «ПО УОМЗ» «Урал-СибНИИОС», 630049, Россия, г. Новосибирск, ул. Дуси Ковальчук, 179/2, кандидат технических наук, начальник лаборатории тепловидения, тел. (383)216-08-57, e-mail: [email protected]
Приведен обзор зарубежных и отечественных вариосистем инфракрасного диапазона.
Ключевые слова: инфракрасная техника, вариообъектив, тепловидение.
REVIEW OF FOREIGN AND DOMESTIC VARIOSISTEM INFRARED
Timofey A. Yushkov
Siberian State University of Geosystems and Technologies, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., Ph. D., graduate student, Department of Nanosystems and Optical Engineering, tel. (923)123-79-79, e-mail: [email protected]
Michael V. Kiselev
Branch «Production Association «Urals Optical & Mechanical Plant» «Ural-SibNIIOS», 630049, Russia, Novosibirsk, 179/2 D. Kovalchuk St., Ph. D., Director, tel./fax (383)225-68-40, tel. (383)225-87-46
Yury A. Fesko
Branch «Production Association «Urals Optical & Mechanical Plant» «Ural-SibNIIOS», 630049, Russia, Novosibirsk, 179/2 D. Kovalchuk St., Ph. D., engineer-designer category I, tel. (383)216-08-57, e-mail: [email protected]
Denis S. Shelkovoy
Branch «Production Association «Urals Optical & Mechanical Plant» «Ural-SibNIIOS», 630049, Russia, Novosibirsk, 179/2 D. Kovalchuk St., Ph. D., Head of Laboratory Thermal Imaging, tel. (383)216-08-57, e-mail: [email protected]
The review of variosistem infrared.
Key words: infrared technology, zoom, thermal imaging.
Тепловизионная техника и технологии - одно из самых быстро развивающихся направлений оптико-электронного приборостроения. На всех представительных мировых форумах, конференциях, выставках оптико-электронных систем (ОЭС), например, ежегодных конференциях «Оптика для обороны и безопасности», проводимых Международным обществом по оптической технике (SPIE), или на ежегодных Международных форумах «Optics-Expo», организуемых Всероссийским выставочным центром, тепловизионные системы занимают очень большую часть в программах и экспозициях [1].
Интенсивное развитие и совершенствование приемников инфракрасного (далее в тексте - ИК) излучения обусловило новые требования к оптическим системам тепловизионных приборов и систем, реализация которых в комплексе с современными приемниками инфракрасного излучения и электронной системой обработки является необходимым условием повышения дальностей обнаружения и распознавания объектов при ограниченном конструктивном объеме тепловизионного прибора [2, 3].
Если в видимом диапазоне спектра есть большой выбор материалов с требуемыми оптическими свойствами, то в ИК диапазоне круг применяемых материалов ограничен. В среднем ИК диапазоне это, как правило, Ge, Si и ZnSe, в дальнем Ge и ZnSe. Следует отметить, что Ge и Si, Ge и ZnSe образуют «хроматические» пары материалов и используются для коррекции хроматических аберраций в среднем и дальнем ИК диапазонах соответственно. Указанные материалы обладают большим показателем преломления по сравнению с материалами, применяемыми в видимой области спектра. Это позволяет создавать широкоугольные ИК объективы с более высоким относительным отверстием при меньшем количестве линз [4].
Совершенно очевидно, что в этих условиях встают вопросы проектирования и изготовления средств технологического оснащения и нестандартного оборудования, отработка технологии сборки и испытаний вариосистем инфракрасного диапазона для тепловизионных систем.
Современные тепловизионные приборы, оснащенные оптической системой переменного увеличения, в общем случае представляет собой сложный комплекс точной оптики и прецизионной механики. Особый интерес представляет создание панкратических систем с высокими оптическими характеристиками и эксплуатационными возможностями: большим перепадом увеличений, малыми размерами, высоким значением относительного отверстия, увеличением угловых полей зрения, хорошим качеством изображения на всем интервале изменения увеличения.
Ниже приведен обзор некоторых вариосистем инфракрасного диапазона для тепловизионных систем.
Из зарубежных производителей оптических систем для тепловизионных приборов стоит отметить фирму «Ophir Optronics Solutions Ltd», Израиль. В ассортименте, предлагаемом этой фирмы, имеется множество различных оптических систем, в том числе более десяти различных вариообъективов инфракрасного диапазона [5]. Рассмотрим один из них, это семейство каталожный номер 680084 [6]. Внешний вид, которого показан на рис. 1.
Рис. 1. Внешний вид вариообъектива семейства 680084
Данный вариообъектив предназначен для работы в среднем ИК диапазоне, имеет возможность изменять фокусное расстояния от 15 до 300 мм. Угол поле зрения при Г=15 мм составляет от 18 до 48 градусов, при Г =300 мм составляет от 0,9 до 2,4 градуса. Примечание - Диапазон поля зрения меняется в зависимости от применяемых фотоприемных устройств (формата и размера чувствительной площадки). Диаметр входного зрачка 80 мм. На корпусе расположен электронный узел питания и управления. Коэффициент пропускания не хуже 81 %. Данный вариообъектив имеет весьма малую масса, всего 1 кг. Диапазон рабочих температур от минус 32 до 80 °С.
Из отечественных производителей, следует обратить внимание на разработку АО «Научно-производственное объединение «Государственный институт прикладной оптики» (АО «НПО ГИПО») - семейство вариообъективов «SH.10G09-IRO-VO» [7]. АО «НПО ГИПО» является научно-производственным центром федерального значения, осуществляющим комплексные исследования фундаментального, поискового и прикладного характера, разработку и производство современных оптико-электронных систем.
Основные параметры семейства вариообъективов «SH.10G09-IRO-VO» приведены в таблице.
Таблица
Основные параметры вариообъективов «SH.10G09-IRO-VO»
Спектральный диапазон работы, мкм 3 — 5 3-5 8-12
Фокусное расстояние, мм 75-300 55-500 60-360
Диафрагменное число 2 3.1 2
Угловое поле зрения, град 7,3/1,8 10,0/1.1 11,8/2,0
Концентрация энергии а кружке диаметром 50 мкм, % в центре поля зрения >80. на краю поля зрения >50
Пропускание, % >85
Диапазон рабочих температур, град. С -50...+50
Масса, кг 11,0 16.2 11.7
Внешний вид, которого показан на рис. 2.
Рис. 2. Внешний вид вариообъектива семейства «SHЛ0G09-IRO-VO»
Одним из недостатков данного семейства является высокая масса вариоси-стемы. В настоящее время является весьма актуальной задачей разработка и производство отечественных вариообъективов инфракрасного диапазона.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Якушенков Ю.Г. Международные форумы «Оптические приборы и технологии -ОРТГСБ-БХРО» // Фотоника. - 2012. - N0 4 (34). - С. 30-33.
2. Хацевич, Т.Н. Оптические системы тепловизоров на основе охлаждаемых приемников инфракрасного излучения / Т.Н. Хацевич, Е.А. Терешин // Труды 9 Международной конференции «Прикладная оптика-2010» / под ред. Ю.И. Солдатова, В.А. Зверева, М.В. Даниловой, Л.Л. Полосина, Ю.Е. Шелепина, Санкт-Петербург, 18-22 окт. 2010 г. - СПб, 2010. - Т.3. - С. 96.
3. Терешин, Е.А. Алгоритм эффективного проектирования многокомпонентных систем для инфракрасного спектрального диапазона / Е.А. Терешин, Т.Н. Хацевич // Труды Оптического общества им. Д.С. Рождественского: междунар. конф. «Прикладная оптика - 2008», Санкт-Петербург, 20-24 окт. 2008 г. - СПб, 2008. - Т.3. Компьютерные технологии в оптике. -С. 69-73.
4. Заказнов Н.П., Кирюшин С.И., Кузичев В.Н. Теория оптических систем. М.: Машиностроение, 1992. 448 с.
5.. http://www.ophiropt.com/infrared-optics/zoom-lenses
6.. http://www.ophiropt.com/optics/lens_sub_assembly/catalog/680084.pdf
7. http://shvabe.com/upload/iblock/fb7/IKO-VO.pdf
© Т. А. Юшков, М. В. Киселев, Ю. А. Фесько, Д. С. Шелковой, 2016
