Síntese de uma lente super ultragrande angular (acessório) para a região infravermelha do espectro

Introdução

A expansão do espaço visualizado pelo sistema óptico para aumentar o conteúdo da informação e manter uma qualidade de imagem aceitável será sempre uma tarefa urgente para as calculadoras ópticas. Existem várias abordagens para obter imagens panorâmicas, mas os sistemas de lentes centralizadas continuam a ser os mais acessíveis. Junto com isso, é difícil não notar o rápido crescimento de uma direção de instrumentação optoeletrônica como os sistemas infravermelhos do tipo "olhando", onde o principal elemento funcional é um detector de radiação de matriz. Os materiais usados ​​para criar sistemas ópticos na faixa do infravermelho não são isentos de desvantagens, mas têm amplas capacidades corretivas devido aos altos índices de refração e coeficientes de dispersão atípicos.






Síntese

Após o cálculo dimensional preliminar, levando em consideração os parâmetros do receptor de radiação, a etapa inicial de síntese de uma lente supergrande angular de distorção é a criação de um sistema óptico panorâmico com um campo de visão hemisférico (cúpula completa) de 180 × 360º, formado a partir de um acessório afocal (conversor) na forma de um sistema telescópico Galileo e uma lente base, alinhamento adicional por meio de diafragma de abertura comum e co-otimização. [1, 2] Ao criá-los e, em seguida, corrigir as aberrações, é mais eficaz usar métodos de composição [3]. Além disso, do lado do espaço dos objetos, um menisco convexo-côncavo negativo (espalhamento) com um alto índice de refração e um baixo valor de potência óptica é anexado ao sistema óptico resultante. Vamos chamar esse componente de acessório super ultra-grande angular.O próximo estágio da síntese é um aumento iterativo no campo angular para um dado com otimização conjunta. Os raios de curvatura e espessura são usados ​​como valores variáveis, com as restrições de projeto necessárias. A etapa de aumento do campo angular é de cerca de 2-0,5 °, com uma diminuição gradual quando valores altos são alcançados e a função objetivo básica é atualizada a cada etapa de otimização.





,   , . , , . 320° 360° , . 1.





Figura:  1. Lente com raios de curvatura hiper-hemisférica
. 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





Figura:  2. Sistema ótico panorâmico com acessório substituível super ultra-grande angular.  No decorrer dos feixes, os seguintes materiais de elementos ópticos foram utilizados no sistema: Si, ZnSe, ZnSe, Al2O3, ZnSe.
. 2. . : Si, ZnSe, ZnSe, Al2O3, ZnSe.

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





Figura:  3. Função de difração da concentração de energia na zona quadrada (transformada rápida de Fourier (FFT))
. 3. ( ())
Figura:  4. Função de transferência de modulação de difração policromática (FFT)
. 4. ()
Figura:  5. Erros de frente de onda RMS versus campo
. 5.
Figura:  6. Diagrama de pontos de dispersão
. 6.

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





Figura:  7. Curvatura de campo e distorção F-θ
. 7. F-θ

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





Figura:  8. Complexo optoeletrônico completo de dois canais
. 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.












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