スペクトルの赤外線領域用の超超広角レンズ(アタッチメント)の合成

前書き

情報の内容を増やし、許容できる画質を維持するために光学システムによって見られる空間を拡大することは、光学計算機にとって常に緊急の課題です。パノラマ画像を取得するための多くのアプローチが知られていますが、中心レンズシステムが最もアクセスしやすいままです。これに伴い、主な機能要素がマトリックス放射検出器である「見た目」タイプの赤外線システムのような光電子機器の方向の急速な成長に気付かないことは難しい。赤外線光学システムの作成に使用される材料には欠点がないわけではありませんが、高い屈折率と非定型の分散係数により、幅広い補正機能があります。






合成

放射線レシーバーのパラメーターを考慮した予備的な寸法計算の後、歪み超超広角レンズの合成の初期段階は、ガリレオ伸縮システムとベースレンズの形のアフォーカルアタッチメント(コンバーター)から形成された180×360ºの半球(フルドーム)視野を持つパノラマ光学システムの作成です。共通の開口ダイアフラムと共同最適化によるさらなる調整。 [1、2]それらを作成してから収差を補正する場合、合成法を使用するのが最も効果的です[3]。さらに、物体の空間の側面から、高い屈折率および低い光パワーの値を有する凸凹の負の(散乱)メニスカスが、結果として生じる光学系に取り付けられる。このコンポーネントを超超広角アタッチメントと呼びましょう。合成の次の段階は、ジョイントの最適化を使用して、角度フィールドを特定のフィールドに繰り返し増加させることです。曲率と厚さの半径は、必要な設計上の制約とともに、変数値として使用されます。角度フィールドを増加させるステップは約2〜0.5°であり、高い値に達するとスムーズに減少し、基本的な目的関数は各最適化ステップで更新されます。





,   , . , , . 320° 360° , . 1.





図: 1.超半球の曲率半径を持つレンズ
. 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





図: 2.交換可能な超超広角アタッチメントを備えたパノラマ光学システム。 ビームの過程で、次の光学素子の材料がシステムで使用されました:Si、ZnSe、ZnSe、Al2O3、ZnSe。
. 2. . : Si, ZnSe, ZnSe, Al2O3, ZnSe.

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





図: 3.正方形ゾーンのエネルギー集中の回折関数(高速フーリエ変換(FFT))
. 3. ( ())
図: 4.多色回折変調伝達関数(FFT)
. 4. ()
図: 5.フィールドに対するRMS波面誤差
. 5.
図: 6.スキャッタースポット図
. 6.

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





図: 7.フィールドの曲率とF-θ歪み
. 7. F-θ

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





図: 8.2チャンネルオールラウンドオプトエレクトロニクスコンプレックス
. 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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