vestnik Журнал "Вестник Сибирского государственного университета геосистем и технологий (СГУГиТ)" 2411-1759 ФГБОУ ВО "Сибирский государственный университет геосистем и технологий (СГУГиТ)" RU https://vestnik.sgugit.ru 10.33764/2411-1759-2020-25-2-259-275 Оптико-электронные приборы и комплексы Исследование схем объективов с вынесенным выходным зрачком для тепловизионных приборов Т. Н. Хацевич Хацевич Т. Н. А. С. Греченевский Греченевский А. С. Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск ООО «Конструкторское бюро "Луггар"», 630102, Россия, г. Новосибирск, ул. Шевченко, 11, инженер-конструктор; Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск 2020 25 2 259 275 © Т. Н. Хацевич, А. С. Греченевский, 2020 2020 Т. Н. Хацевич, А. С. Греченевский Эта статья дотупна по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная. Предложена классификация структурных схем объективов тепловизионных приборов с охлаждаемыми приемниками излучения по признаку «положение входного зрачка». Представлена математическая модель в области параксиальной оптики двухкомпонентной схемы объектива, сопрягаемого с охлаждаемой диафрагмой, для случая размещения входного зрачка на первом компоненте схемы. Определена область решений, учитывающая габаритные ограничения и ограничения по относительным отверстиям компонентов. На конкретных примерах показано, что количество линз в объективе может быть минимизировано до двух за счет применения биасферических линз. Приведены характеристики двухлинзовых объективов с относительными отверстиями 1 : 2 и 1 : 4 и фокусными расстояниями 300 и 100 мм. Расстояние между компонентами объектива является действенным коррекционным параметром и не может быть минимизировано без усложнения конструктивного исполнения второго компонента объектива. Уменьшение осевой длины объектива приводит к увеличению относительных отверстий компонентов и соответственно к увеличению линз во втором компоненте до двух или более. Отмечается соответствие параметров объективов и области решений, полученной по предлагаемой математической модели. Последняя может служить научно-техническим обоснованием оптимальности разрабатываемых объективов для новых тепловизионных приборов. Использование найденных соотношений представляет интерес для практической разработки новых оптических систем объективов. тепловизионные приборы параксиальная модель объектива вынесенный выходной зрачок охлаждаемая диафрагма структурный анализ оптических систем проектирование оптических систем биасферические линзы infrared devices paraxial lens model extended exit pupil cooled diaphragm structural analysis of optical systems design of optical systems bi-aspheric lenses 1. Оружие и технологии России. Энциклопедия XXI век. Том 11. Оптико-электронные системы и лазерная техника. – М. : Издательский дом «Оружие и технологии», 2005. – 720 с. 2. Тарасов В. В., Якушенков Ю. Г. Инфракрасные системы «смотрящего» типа. – М. : Логос, 2004. – 444 с. 3. Дружкин Е. В., Хацевич Т. Н. Реализация общетехнических и специальных требований при разработке малогабаритных тепловизионных приборов наблюдения и прицелов // Приборы. – 2018. – № 1. – С. 43–50. 4. Тарасов В. В., Якушенков Ю. Г. Современное состояние и перспективы развития зарубежных тепловизионных систем // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. – 2013. – № 3. – С. 1–13. 5. Тарасов В. В., Торшина И. П., Якушенков Ю. Г. Современные проблемы оптотехники : учеб. пособие. – М. : МИИГАиК, 2014. – 82 с. 6. Гаршин А. С. Особенности расчета трехлинзовых инфракрасных объективов, работающих с охлаждаемыми приемниками // Оптический журнал. –2016. – Т. 83, № 4. – С. 38–43. 7. Ульянова Е. О. Оптические системы для тепловизионных приборов на основе матричных фотоприемных устройств спектрального диапазона 8–12 мкм // Оптический журнал. – 2013. – Т. 80, № 6. – С. 14–19. 8. Пат. 2434256 Российская Федерация, МПК G02B 13/14 (2006.01), G02B 9/60 (2006.01). Светосильный широкоугольный линзовый объектив для инфракрасной области спектра / Лебедев О. А., Сабинин В. Е., Солк С. В. ; патентообладатели Федеральное государственное унитарное предприятие Научно-исследовательский институт комплексных испытаний оптико-электронных приборов и систем (ФГУП НИИКИ ОЭП) ; заявл. 12.08.2010 ; опубл. 20.11.2011. – Бюлл. № 32. 9. Пат. 2419113 Российская Федерация, МПК G02B 13/14 (2006.01), G02B 9/64 (2006.01). Оптическая система с вынесенной апертурной диафрагмой для среднего ИК диапазона спектра / Хацевич Т. Н., Терешин Е. А. ; патентообладатели Хацевич Т. Н., Терешин Е.А. ; заявл. 06.08.2009 ; опубл. 20.05.2011. – Бюлл. № 14. 10. Пат. 2379723 Российская Федерация, МПК G02B 13/14 (2006.01), G02B 9/60 (2006.01). Светосильный объектив с вынесенными зрачками для ИК области спектра / Терешин Е. А., Хацевич Т. Н., Ковтуненко Е. В. ; патентообладатель Институт физики полупроводников СО РАН ; заявл. 25.08.2008 ; опубл. 20.01.2010. – Бюлл. № 2. 11. Пат. 2522463 Российская Федерация, МПК G02B 13/14 (2006.01), G02B 13/16 (2006.01). Оптическая система тепловизионного объектива / Балоев В. А., Иванов В. П., Рагинов С. В., Скочилова И. А. ; патентообладатель Открытое акционерное общество «Научнопроизводственное объединение» Государственный институт прикладной оптики (ОАО «НПО ГИПО») ; заявл. 03.04.2014 ; опубл. 10.08.2013. – Бюлл. № 22. 12. Anthony John Kirkham. US. 7136235, Int. Cl. G02B 9/00. Optical apparatus; assignee Thales Optics Ltd., date of patent 14.11.2006. 13. Anthony John Kirkham. US. 6424460, Int. Cl. G02B 15/14. Dual field-of-view objects system for the infrared; assignee Pilkington PE Limited, date of patent 23.07.2002. 14. Max Amon. US. 6423969, Int. Cl. G08B 13/14. Dual infrared band objective lens; assignee Lockheed Martin Corporation, date of patent 23.07.2002. 15. Пат. 2355003 Российская Федерация, МПК G02B17/08. Оптическая система для формирования изображения объекта в двух полях зрения / Киселев М. В., Малеев Н. М., Михайлов В. Н. ; патентообладатель Производственное объединение «Уральский оптико-механический завод» имени Э. С. Яламова» (ФГУП «ПО «УОМЗ») ; заявл. 28.08.2007 ; опубл. 10.05.2009. – Бюлл. № 13. 16. Пат. 2629890 Российская Федерация, МКП G02B 13/14, 9/34. Инфракрасный объектив с пассивной атермализацией / Белоусов А. П. ; патентообладатель Акционерное общество «Швабе – Оборона и Защита» ; заявл. 10.06.2016 ; опубл. 04.09.2017. – Бюлл. № 25. 17. Патент на полезную модель № 187815. Двухлинзовый светосильный объектив для ИК-области спектра / Хацевич Т. Н., Дружкин Е. В., Мордвин Н. Н., Волкова К. Д. ; патентообладатель ООО «Конструкторское бюро «Луггар» ; опубл. 19.03.2019. – Бюлл. № 8. 18. Патент на полезную модель № 187832. Двухлинзовый светосильный объектив для инфракрасной области спектра / Хацевич Т. Н., Дружкин Е. В., Мордвин Н. Н., Волкова К. Д. ; патентообладатель ООО «Конструкторское бюро «Луггар» ; опубл. 19.03.2019. – Бюлл. № 8. 19. Терешин Е. А., Хацевич Т. Н. Алгоритм эффективного проектирования многокомпонентных систем для инфракрасного спектрального диапазона // VIII Международная конференция «Прикладная оптика-2008» (20–24 октября 2008 г.). – СПб., 2008. – С. 69–73. 20. Хацевич Т. Н. Оптика для тепловизионных приборов // ГЕО-Сибирь-2011. VII Междунар. науч. конгр. : сб. материалов в 6 т. (г. Новосибирск, 19–29 апреля 2011 г.). – Новосибирск : СГГА, 2011. Т. 5, ч. 1. – С. 36–39. 21. Греченевский А. С., Хацевич Т. Н. Структура объектива тепловизионного прибора с охлаждаемым приемником // Интерэкспо ГЕО-Сибирь. XV Междунар. науч. конгр. : Магистерская научная сессия «Первые шаги в науке» : сб. материалов в 9 т. (г. Новосибирск, 24–26 апреля 2019 г.). – Новосибирск : СГУГиТ, 2019. Т. 6, № 2. – С. 20–27. 22. SCORPIO MW 640 х 512 – 15 μm pitch – MCT [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.lynred.com, свободный. – Загл. с экрана. 23. Греченевский А. С., Хацевич Т. Н. Разработка объектива тепловизионной камеры // Калашниковские чтения [Электронный ресурс] : VI Всероссийская научно-практическая конференция, 7 ноября 2019 г. (В рамках II Молодежного форума студентов и курсантов оборонных специальностей вузов России «С именем Калашникова», 6–8 ноября 2019 г.) / [оргкомитет: Ю. Б. Брызгалов, С. А. Писарев, Н. П. Устинова]. – Ижевск : Изд-во ИжГТУ им. М. Т. Калашникова, 2019. – 16,7 Мбайт (PDF). – С. 295–304. 24. Хацевич Т. Н., Дружкин Е. В. Исследование объективов для малогабаритных тепловизионных приборов с позиции модели двухкомпонентного объектива // Вестник СГУГиТ. – 2018. – Т. 23, № 2. – С. 245–261. 25. Gonzales-Acuna R. G., Chaparro-Romo H. A. General formula for bi-aspheric singlet lens design free of spherical aberration // Applied Optics. – 2018. – Vol. 57, No. 31. – P. 9341– 9345. 26. Gonzales-Acuna R. G., Chaparro-Romo H. A., Gutierrez-Vega J. C. General formula for design a freeform singlet free of spherical aberration and astigmatism // Applied Optics. – 2019. Vol. 58, No. 4. – P. 1010–1015. 27. ZEMAX Optical Design Program. User’s Guide. – Tucson, Arizona, USA: Zemax Development Corporation, 2009. – 732 p.