Сопоставление отечественных вариообъективов с зарубежными аналогами для применения в тепловизионном канале на основе охлаждаемого фотоприемного устройства

Юшков Тимофей Андреевич; Киселев Михаил Владимирович; Фесько Юрий Александрович; Шелковой Денис Сергеевич

УДК 621.384.3

СОПОСТАВЛЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ ВАРИООБЪЕКТИВОВ С ЗАРУБЕЖНЫМИ АНАЛОГАМИ ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ В ТЕПЛОВИЗИОННОМ КАНАЛЕ НА ОСНОВЕ ОХЛАЖДАЕМОГО ФОТОПРИЕМНОГО УСТРОЙСТВА

Тимофей Андреевич Юшков

Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, магистрант кафедры наносистем и оптотехники, тел. (923)123-79-79, e-mail: utima1993@gmail.com

Михаил Владимирович Киселев

Филиал АО «ПО УОМЗ» «Урал-СибНИИОС», 630049, Россия, г. Новосибирск, ул. Дуси Коваль-чук, 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 Коваль-чук, 179/2, кандидат технических наук, инженер-конструктор I категории, тел. (383)225-95-51, e-mail: y.a.fesko@ya.ru

Денис Сергеевич Шелковой

Филиал АО «ПО УОМЗ» «Урал-СибНИИОС», 630049, Россия, г. Новосибирск, ул. Дуси Ко-вальчук, 179/2, кандидат технических наук, начальник лаборатории тепловидения, тел. (383)225-95-51, e-mail: shelden@ngs.ru

Приведен сравнительный анализ некоторых современных отечественных вариообъек-тивов и зарубежного аналога для применения в тепловизионных каналах.

Ключевые слова: инфракрасная техника, вариообъектив, тепловидение.

COMPARISON OF DOMESTIC VARIAMYCIN WITH FOREIGN COUNTERPARTS FOR USE IN THERMAL IMAGING CHANNEL BASED ON A COOLED PHOTODETECTOR

Timofey A. Yushkov

Siberian State University of Geosystems and Technologies, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., undergraduate of the Department of Nanosystems and Optical Engineering, tel. (923)123-79-79, e-mail: utima1993@gmail.com

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, tel. (383)225-95-51, e-mail: y.a.fesko@ya.ru

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)225-95-51, e-mail: shelden@ngs.ru

Comparative analysis of some modern vario system domestic and foreign analogue for use in thermal imaging channels.

Key words: thermal imaging technology, zoom, thermal imaging.

Интенсивное развитие и совершенствование приемников инфракрасного (далее в тексте - ИК) излучения обозначило новые требования к оптическим системам тепловизионных приборов и систем, реализация которых в комплексе с современными приемниками инфракрасного излучения и модулями электронной обработки является необходимым условием для повышения вероятности решения поставленной задачи при соблюдении минимальных показателей по массе и габаритам всего тепловизионного канала.

Тепловизионные каналы на основе охлаждаемого фотоприемного устройства, оснащенные оптической системой переменного увеличения (ва-риообъективом), в общем случае представляет собой сложный комплекс точной оптики и прецизионной механики. Особый интерес представляет создание панкратических систем [1] с высокими оптическими характеристиками и эксплуатационными возможностями: большим диапазоном увеличений, малыми размерами, хорошим качеством изображения во всем интервале изменения увеличения.

Основываюсь на патентный обзор отечественных разработчиков оптических систем видно, что в последние годы разработаны различные оптические схемы для вариообъективов, среди которых можно отметить две системы [2-5], стоит отметить, что к сожалению, достаточное количество разработанных систем, не имеют реализации в виде законченного «продукта». В этой связи стоит отметить изделие [4, 5], имеющее полноценное конструктивное исполнение.

Совершенно иная картина наблюдается при обзоре зарубежных образцов вариообъективов аналогичного типа, которая представлена как в виде патентов, так и в конструктивной реализации, среди которых стоит отметить фирму «Ophir Optronics Solutions Ltd», Израиль. В ассортименте, предлагаемом этой фирмы, имеется десятки различных вариообъективов ИК диапазона [6]. В качестве близкого аналога вышерассмотренных отечественных систем предлагаем вариообъективы семейства 680084 [7].

В таблице представлены характеристики трех вариообъективов, предназначенных для работы в тепловизионных каналах на основе охлаждаемого фотоприемного устройства в спектральном диапазоне от 3 до 5 мкм.

Очевиден не высокий конкурентный потенциал отечественных производителей оптических систем на рынке по сравнению с импортными образцами в конструктивной реализации и так называемом потребительской нише.

Таблица

Сводная таблица характеристик

Характеристики Инфракрасный объектив, «Швабе-Приборы» SH.10G09-IRO-VO, «НПО «ГИПО» SupIR 680084*, Ophir Optronics Solutions Ltd

Диапазон изменения фокусного расстояния, мм от 30 до 300 от 75 до 300 от 35 до 300

Относительное отверстие 1/4 1/2 1/4

Угловое поле зрения ШПЗ / УПЗ, град 13,6 / - 7,3 / 1,8 35,1 / 1,8

Число линз 8 9 -

Коэффициент пропускания - > 85 > 84

Время перехода из ШПЗ в УПЗ, с - - до 8

Энергопотребление, Вт - - до 12

Рабочий температурный диапазон, °С от минус 50 до 50 от минус 50 до 50 от минус 40 до 80

Длина, мм 175 376 130

Масса, кг - 11,0 0,97

* - в исполнении 680204-002.

Существенным недостатком широкого использования отечественных ва-риообъективов являются значительные показатели по массе и габаритам, что во многом является следствием предъявляемых к этим системам требованиям по эксплуатации. Подавляющее большинство отечественных систем такого класса предназначены для решения узкого перечня задач и использования в составе с конкретными фотоприемными устройствами, не редко для одного конкретного наименования. При всем этом следует учесть то, что отечественные разработанные схемы и изготовленный вариообъектив по заявленным характеристикам качества оптического изображения [1-3, 5] и схемным решениям сопоставимы с зарубежным аналогом.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Научная школа «Разработка вариосистем». Тезисы докладов X юбилейного международного форума «Оптические системы и технологии - OPTICS-EXPO 2014», 11-14 ноября 2014 г., Москва. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://optics-expo.ru/wp-content/uploads/2013/11/ program_rus1_11.docx.

2. Пресс-релиз, Москва, 25 апреля 2016 г. «Швабе» создает новый инфракрасный объектив. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://shvabe.com/upload/iblock/ 9a4/инфракрасный%20объектив.pdf.

3. Пат. 2578661 Российская Федерация МПК51 GO2BC 13/14; Инфракрасный объектив с плавно изменяющимся фокусным расстоянием / А. И. Белоусов, Г. В. Вазагов; заявитель и патентообладатель АО «Швабе-Приборы». - 2014154466/28; заявл. 30.12.2014; опубл. 27.03.2016. - Бюл. № 9. - 15 с. : ил.

4. SH.10G09-IRO-VO Инфракрасные объективы - вариообъективы [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://shvabe.com/products/opticheskie-pribory/infrakrasnyy-obektiv-varioobektiv/.

5. Пат. 2299455 Российская Федерация МПК51 GO2B 15/16; Инфракрасный объектив с плавно изменяющимся фокусным расстоянием / В. П. Иванов, С. Д. Козлов, А. Е. Морозов, Н. Г. Нигматуллина; заявитель и патентообладатель ФГУП «НПО «ГИПО». - 2005125940/28; заявл. 15.08.2005; опубл. 20.05.2007. - Бюл. № 14. - 6 с. : ил.

6. Lenses for cooled cameras [Электронный ресурс]. - URL: http://www.ophiropt.com/infrared-optics/catalog-infrared-lenses/lenses-for-cooled-cameras.

7. 15-300mm f/4 Motorized Continuous Zoom, 640x512 pixels, 15ц pitch, 680084 [Электронный ресурс]. - URL: http://www.ophiropt.com/optics/lens_sub_assembly/catalog/680084.pdf.