ITMO
en/ en

ISSN: 1023-5086

en/

ISSN: 1023-5086

Научно-технический

Оптический журнал

Полнотекстовый перевод журнала на английский язык издаётся Optica Publishing Group под названием “Journal of Optical Technology“

Подача статьи Подать статью
Больше информации Назад

DOI: 10.17586/1023-5086-2025-92-02-96-105

УДК: 771.351.76, 535.317.68, 535-15

Моделирование и исследование совмещения пассивной атермализации и ахроматизации у двухкомпонентного бифокального вариообъектива в инфракрасном диапазоне спектра

Ссылка для цитирования:

Левин И.А., Грейсух Г.И. Моделирование и исследование совмещения пассивной атермализации и ахроматизации у двухкомпонентного бифокального вариообъектива в инфракрасном диапазоне спектра // Оптический журнал. 2025. Т. 92. № 2. С. 96–105. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2025-92-02-96-105

 

Levin I.A., Greisukh G.I. Modeling and investigation of the combination of passive athermalization and achromatization in a two-component bifocal zoom objective in the infrared range of the spectrum [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2025. V. 92. № 2. P. 96–105. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2025-92-02-96-105

Ссылка на англоязычную версию:
-
Аннотация:

Предмет исследования. Модель двухкомпонентного трёхлинзового бифокального вариообъектива, позволяющая совместить ахроматизацию и атермализацию пассивным методом. Цель работы. Представить результаты анализа конструктивных параметров и оптимальных комбинаций оптических материалов модели двухкомпонентного бифокального вариообъектива, обеспечивающих достижение ахроматизации и атермализации, выполненного с использованием разработанных математического аппарата и базирующейся на нём методики. Метод исследования. Теоретический анализ и математическое моделирование с применением уравнений геометрической оптики. Основные результаты. Для модели двухкомпонентного бифокального вариообъектива разработаны математический аппарат и базирующаяся на нём методика, позволяющая получить оптимальную комбинацию оптических материалов и материала конструкции в воздушном промежутке между компонентами, а также значения оптических сил линз и воздушных промежутков между ними, обеспечивающих хроматическую коррекцию при одновременном достижении атермализации пассивным оптическим или механическим методом. С использованием разработанной методики показано, что номенклатура оптических материалов, прозрачных в широкой области инфракрасного спектра, позволяет проектировать светосильные бифокальные вариообъективы-ахроматы, атермализованные пассивным методом. Продемонстрирована возможность изменения значения терморасфокусировки в широких пределах без существенного влияния на величину разности терморасфокусировок, соответствующих двум значениям фокусного расстояния двухкомпонентного бифокального вариообъектива. Практическая значимость. Представленная методика позволяет получать конструктивные параметры исходной оптической схемы на начальном этапе проектирования бифокального вариообъектива-ахромата, атермализованного пассивным методом.

Ключевые слова:

инфракрасное излучение, вариообъектив, пассивная атермализация

Благодарность:

работа выполнена в рамках реализации государственного задания Министерства науки и высшего образования РФ № FSGS-2024-0005

Коды OCIS: 080.2740, 080.3630, 110.3080, 160.4670

Список источников:

1. Jamieson T.H. Athermalization of optical instruments from the optomechanical viewpoint // Proceedings of SPIE. 1992. V. 10265. P. 131–159. http://doi.org/10.1117/12.61105
2. Ford E.H. Active temperature compensation of an infrared zoom objective // Proceedings of SPIE. 1997. V. 3129. P. 138–143. http://doi.org/10.1117/12.279085
3. Медведев А.В., Гринкевич А.В., Князева С.Н. Атермализация объективов прицельно-наблюдательных комплексов как средство обеспечения жизнедеятельности объектов БТВТ // Фотоника. 2016. Т. 56. № 2. С. 94–109.
 Medvedev A.V., Grinkevich A.V., Knyazeva S.N. Athermalization of objectives of sighting and observation complexes as the means of functioning support of the facilities of Armament of Armored Force Vehicles (AAFV) // Photonics Russia. 2016. V. 56. Iss. 2. P. 94–109.
4. Грейсух Г.И., Левин И.А., Казин С.В. Пассивная механическая атермализация тепловизионного вариообъектива, сопряжённого с неохлаждаемым приёмником излучения // Оптический журнал. 2023. Т. 90. № 9. С. 14–27. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2023-90-09-14-27
 Greisukh, G.I., Levin I.A., Kazin S.V. Passive mechanical athermalization of thermal imaging zoom objectivees coupled to an uncooled infrared matrix detector // Journal of Optical Technology. 2023. V. 90. № 9. P. 498–506. http://doi.org/10.1364/JOT.90. 000498
5. Romanova G.E., Pyś G. Research of aberration properties and passive athermalization of optical systems for infrared region // Proceedings of SPIE. 2015. V. 9626. 96260H (8 p). http:// doi.org/10.1117/12.2191119

6. Тягур В.М., Кучеренко О.К., Муравьёв А.В. Пассивная оптическая атермализация инфракрасного трехлинзового ахромата // Оптический журнал. 2014. Т. 81. № 4. С. 42–47.
 Tyagur V.M., Kucherenko O.K., Murav’ev A.V. Passive optical athermalization of an IR three-lens achromat // Journal of Optical Technology. 2014. V. 81. № 4. P. 199–203. http://doi.org/10.1364/JOT.81.000199
7. Чуриловский В.Н. Теория оптических приборов. Л.: «Машиностроение», 1966. 564 с.
 Churilovsky V.N. The theory of optical devices [in Russian] Moscow: Mashinostroenie, 1966. 564 p.
8. Stephens R.E. Selection of glasses for three-color achromats // Journal of the Optical Society of America. 1959. V. 9. Iss. 4. P. 398–401. http://doi.org/10.1364/ JOSA.49.000398
9. Herzberger M., McClure N.R. The design of superachromatic lenses // Applied Optics. 1963. V. 2. Issue 6. P. 553–560. http://doi.org/10.1364/AO.2.000553
10. Stone T., George N. Hybrid diffractive-refractive lenses and achromats // Applied Optics. 1988. V. 27. Iss. 14. P. 2960–2971. http://doi.org/10.1364/AO.27.002960
11. Tamagawa Ya, Wakabayashi S., Tajime T., Hashimoto Ts. Multilens system design with an athermal chart // Applied Optics. 1994. V. 33. Iss. 34. P. 8009–8013. http://doi.org/10.1364/AO.33.008009
12. Tamagawa Ya, Tajime T. Dual-band optical systems with a projective athermal chart: design // Applied Optics. 1997. V. 36. Iss. 1. P. 297–301. http://doi.org/10.1364/AO.36.000297
13. Иванов С.Е., Романова Г.Э. Метод выбора оптических материалов для создания апохроматических атермализованных оптических систем // Оптический журнал. 2016. Т. 83. № 12. С. 25–30.
 Ivanov S.E., Romanova G.E. Optical material selection method for an apochromatic athermalized optical system // Journal of Optical Technology. 2016. V. 83. № 12. P. 729–733. http://doi.org/10.1364/JOT.83.000729
14. Иванов С.Е., Романова Г.Э. Расчёт термостабилизированных ахроматических ИК объективов с использованием графоаналитического метода выбора оптических материалов // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2017. Т. 60. № 3. С. 256–262. http://doi.org/10.17586/0021-3454-2017-60-3-256-262
 Ivanov S.E., Romanova G.E. Сalculation of heat-stabilized achromatic IR lenses using a graphic method for choice of optical materials // Journal of Instrument Engineering. 2017. V. 60. № 3. P. 256–262. http://doi.org/10.17586/0021-3454-2017-60-3-256-262
15. Kim Y.-Ju., Kim Y.-S., Park S.-Ch. Simple graphical selection of optical materials for an athermal and achromatic design using equivalent abbe number and thermal glass constant // Journal of the Optical Society of Korea. 2015. V. 19. Iss. 2. P. 182–187. http://doi.org/10.3807/JOSK.2015.19.2.182
16. Zhu Y., Cheng J., Liu Y. Multiple lenses athermalization and achromatization by the quantitative replacement method of combined glasses on athermal visible glass map // Optics Express. 2021. V. 29. Iss. 21. P. 34707–34722. http://doi.org/10.1364/OE.439318
17. Beadie G., Stover E., Gibson D. Temperature-dependent dispersion fitting for a recent infrared glass catalog // Proceedings of SPIE. 2019. V. 10998. P. 1099804 (6 p). http://doi.org/10.1117/12.2518494
18. Bayya S., Gibson D., Nuygen V., Sanghera J., Kotov M., Drake G., Deegan J., Lindberg G. Design and fabrication of multispectral optics using expanded glass map // Proceedings of SPIE. 2015. V. 9451. P. 94511N (7 p). http://doi.org/10.1117/12.2177289
19. Gibson D., Bayya S., Nguyen V., Myers J., Fleet E., Sanghera J., Vizgaitis J., Deegan J., Beadie G. Diffusion-based gradient index optics for infrared imaging // Optical Engineering. 2020. V. 59. Iss. 11. P. 112604 (22 p). http://doi.org/10.1117/1.OE.59.11.112604
20. Грейсух Г.И., Левин И.А., Ежов Е.Г. Сверхсветосильный тепловизионный триплет с градиентной линзой: этапы моделирования композитного градиентного материала и потенциальные возможности оптической схемы // Оптический журнал. 2024. Т. 91. № 3. С. 5–13. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2024-91-03-5-13
 Greisukh G.I., Levin I.A., Ezhov E.G. Ultra-highaperture dual-range gradient index-diffractive infrared objective // Journal of Optical Technology. 2024. V. 91. № 3. P. 137–141 https://doi.org/10.1364/JOT.91.000137
21. Laikin M. Lens design (4-th edition). New York: CRC Press, 2006. 512 p.
22. Грейсух Г.И., Левин И.А., Казин С.В. Афокальный корректор для расширения рабочих спектрального и температурного диапазонов инфракрасной системы: методика расчёта и достигнутые характеристики // Оптический журнал. 2024. Т. 91. № 1. С. 66–79. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2024-91-01-66-79
 Greisukh G.I., Levin I.A., Kazin S.V. Afocal corrector for expanding the operating spectral and temperature ranges of an infrared system: Design methodology and achieved optical performance // Journal of Optical Technology. 2024. V. 91. № 1. P. 40–47. http://doi.org/10.1364/JOT.91.000040