Synthese eines Super-Ultraweitwinkelobjektivs (Aufsatz) für den Infrarotbereich des Spektrums

Einführung

Die Erweiterung des vom optischen System betrachteten Raums, um den Informationsgehalt zu erhöhen und eine akzeptable Bildqualität aufrechtzuerhalten, wird für optische Taschenrechner immer eine dringende Aufgabe sein. Es gibt zahlreiche Ansätze, um Panoramabilder zu erhalten, aber zentrierte Linsensysteme bleiben am zugänglichsten. Gleichzeitig ist es schwierig, das schnelle Wachstum einer solchen Richtung der optoelektronischen Instrumentierung wie Infrarotsysteme vom "aussehenden" Typ nicht zu bemerken, bei denen das Hauptfunktionselement ein Matrixstrahlungsdetektor ist. Die zur Erzeugung von optischen Infrarotsystemen verwendeten Materialien sind nicht ohne Nachteile, weisen jedoch aufgrund hoher Brechungsindizes und atypischer Dispersionskoeffizienten breite Korrekturfähigkeiten auf.






Synthese

Nach einer vorläufigen Dimensionsberechnung unter Berücksichtigung der Parameter des Strahlungsempfängers besteht die erste Stufe der Synthese einer Super-Ultra-Weitwinkel-Verzerrungslinse in der Schaffung eines optischen Panorama-Systems mit einem halbkugelförmigen Sichtfeld (Vollkuppel) von 180 × 360 °, das aus einem afokalen Aufsatz (Konverter) in Form eines Galileo-Teleskopsystems und einer Basislinse besteht weitere Ausrichtung durch eine gemeinsame Aperturblende und Co-Optimierung. [1, 2] Wenn Sie sie erstellen und dann Aberrationen korrigieren, ist es am effektivsten, Kompositionsmethoden zu verwenden [3]. Ferner wird von der Seite des Raumes von Objekten ein konvex-konkaver negativer (Streu-) Meniskus mit einem hohen Brechungsindex und einem niedrigen Wert der optischen Leistung an das resultierende optische System angehängt. Nennen wir diese Komponente den Super-Ultraweitwinkel-Aufsatz.Die nächste Stufe der Synthese ist eine iterative Erhöhung des Winkelfeldes auf ein gegebenes mit gemeinsamer Optimierung. Krümmungs- und Dickenradien werden als variable Werte mit den erforderlichen Konstruktionsbeschränkungen verwendet. Der Schritt des Erhöhens des Winkelfeldes liegt in der Größenordnung von 2 bis 0,5 °, mit einer allmählichen Abnahme, wenn hohe Werte erreicht werden und die grundlegende Zielfunktion bei jedem Optimierungsschritt aktualisiert wird.





,   , . , , . 320° 360° , . 1.





Zahl:  1. Linse mit hyperhemisphärischen Krümmungsradien
. 1.

, , . (. 1). «Zemax». [4] , , .





1.

















1





2





1





XZ/YZ





SAG(X/Y)





2 ()









2









CVVA





2 ()









3









RECI





2 ()









4









DIFF





3 ()





1 ()





5









OPGT





4 ()









, , , – , , .





: ; 2ω=180°; ; 2ω≥300° .





, , , , 90º, .






(. 2). Δλ=3,6÷4,9 , 512×512 ( ) 15 , 8 24 . , , . 2.





2.

















,





4





5





2ω, .





180





300





f',





3,2





1,9





,





150





190





K





3





y’,





7,68





Δλ,





3,6÷4,9





Zahl:  2. Panoramisches optisches System mit austauschbarem Super-Ultraweitwinkel-Aufsatz.  Im Verlauf der Strahlen wurden im System folgende Materialien optischer Elemente verwendet: Si, ZnSe, ZnSe, Al2O3, ZnSe.
. 2. . : Si, ZnSe, ZnSe, Al2O3, ZnSe.

. 0,5 (. 3). 0,3 (. 4). () (. 5). (. 6). , 95%, ( ) , 100% [5]. .





Zahl:  3. Beugungsfunktion der Energiekonzentration in der quadratischen Zone (schnelle Fourier-Transformation (FFT))
. 3. ( ())
Zahl:  4. Polychromatische Beugungsmodulationsübertragungsfunktion (FFT)
. 4. ()
Zahl:  5. RMS-Wellenfrontfehler im Vergleich zum Feld
. 5.
Zahl:  6. Streupunktdiagramm
. 6.

() – [6]. , , F-θ ( ω=θ), . 25% (. 7). , .1, , , .





Zahl:  7. Feldkrümmung und F-θ-Verzerrung
. 7. F-θ

360°×360°, . , , , - , , 120°, 240° (. 8).





Zahl:  8. Zweikanaliger optoelektronischer Allround-Komplex
. 8. -

.





, .





, , , . , . , . , , . [7] , , [8], , . , , .





. -, , : -, -, -, - ..






  1. .., .. - // - "". 2018. . 17. №3. . 47-54.





  2. .., .. // « ». 2018. 9. №6. . 74-75.





  3. .. .: . «», 2011. 384 .





  4. ZEMAX® Optical design program. User’s guide. Tucson, Arizona, USA: Zemax LLC, 2014. 879 p.





  5. .. , .. «» .: , 2004. 444 .





  6. C. Hughes, P. Denny, E. Jones, M. Glavin Accuracy of fish-eye lens models // APPLIED OPTICS. 2010. V. 49. №17. P. 3338-3347.





  7. M. Vollmer, K-P. Möllmann Infrared Thermal Imaging. Fundamentals, Research and Applications. Second Edition, WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2018.





  8. J.W. Howard, I.R. Abel Narcissus: reflections on retroreflections in thermal imaging systems // APPLIED OPTICS. 1982. V. 21. №18. P. 3393-3397.












All Articles