И.А. Боголюбов1, Ю.В. Бажанов2, В.Н. Мокшанов3

1-3 АО «НПК «Системы прецизионного приборостроения» (Москва, Россия)

Постановка проблемы. В инфракрасных (ИК) радиометрах, используемых для наблюдения с поверхности Земли за слабонагретыми движущимися телами, ключевое значение имеет размер приемной апертуры. Поскольку на стадии проектирования таких систем закладываются предельные возможности по чувствительности приемников излучения, в них отсутствует альтернатива многоэлементным фотоприемным устройствам с охлаждаемой диафрагмой, а оптическая система определяет возможности эксплуатации и модернизации ИК-радиометра. На сегодняшний день универсальное техническое решение для построения ИК-систем с охлаждаемой диафрагмой, необходимое для оснащения ИК-проекционной системой крупногабаритных ИК-радиометрических комплексов, отсутствует.

Цель. Провести схемотехнический анализ, аберрационный расчет проекционного объектива, предназначенного для использования совместно с приемными частями крупногабаритных телескопов, работающих в дальнем ИК-диапазоне (7-12 мкм).

Результаты. Выполнен расчет проекционного объектива для крупногабаритного ИК-радиометра. Проведен аберрационный анализ проекционного объектива из двух компонентов на конечном расстоянии, особенность которого заключается в требовании телецентрического хода главных лучей и выравнивания углов крайнего пучка для достижения минимального виньетирования при коммутации объектива с зеркальной частью. Получены аналитические формулы для синтеза оптической системы проекционного объектива на основе апланатических компонентов с асферическими поверхностями, позволяющие синтезировать систему из двух линз. Построен проекционный объектив, обеспечивающий хорошее качество изображения и коммутацию с приемным телескопом. Рассмотрены коррекционные возможности системы из двух бесконечно тонких компонентов на конечном расстоянии друг от друга.

Практическая значимость. Проведенный анализ и обоснование одного из решений в области аберраций 3-го порядка по-зволили получить рабочий вариант конструкции проекционной системы.

Боголюбов И.А., Бажанов Ю.В., Мокшанов В.Н. Расчет проекционной системы телескопа инфракрасного радиометра // Радиотехника. 2023. Т. 87. № 4. С. 21−31. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202304-04

1. Белоусов Ю.И. Требования к перспективным фотоприемным устройствам ИК-диапазона // Прикладная физика. 2007. № 2. С. 89-93. EDN KVWLDR.
2. Тарасов В.В., Якушенков Ю.Г. Инфракрасные системы «смотрящего» типа. М.: Логос. 2004. 444 с.
3. Ижбульдин Д.А., Греченевский А.С., Хацевич Т.Н. Проблемы в проектировании и тенденции развития LWIR-объективов // Калашниковские чтения: Материалы VII Всеросс. науч.-практич. online-конф. в рамках III Молодежного форума студентов и курсантов оборонных специальностей вузов России «С именем Калашникова» (г. Ижевск, 10 ноября 2020 г.). Ижевск: Ижевский гос. технич. ун-т имени М.Т. Калашникова. 2020. С. 134-137. EDN VLCATD.
4. 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.
5. Гаршин А.С. Исследование и разработка многоспектральных оптических систем с одновременной работой каналов:
   Автореф. дисс. … канд. техн. наук. СПб. 2016. 22 с. EDN ZQGGND.
6. Белоусов Ю.И., Пантась Я.С. Влияние фоновых помех на реальную чувствительность теплопеленгационных каналов оптико-электронных систем обнаружения малоразмерных объектов на фоне неба и моря // Прикладные проблемы безопасности технических и биотехнических систем. 2020. № 2. С. 2-11. DOI 10.25960/2500-2538.2020.2.2. EDN AAURDD.
7. Грамматин А.П., Чан К.Т. Методика построения исходных систем для тепловизионных линзовых объективов // Оптический журнал. 2008. Т. 75. № 7. С. 30-34.
8. Чан Куок Туан. Разработка и исследование линзовых объективов для тепловизионных приборов: Автореф. дисс. … канд. техн. наук. СПб. 2008. 22 с. EDN NJHJFV.
9. Дегтярева Г.С. Синтез оптических систем из апланатических модулей и компенсаторов аберраций: Автореф. дисс. … канд. техн. наук. СПб. 2015. 22 с. EDN ZPSFPL.
10. Солк С.В. Обеспечение показателей качества инфракрасных оптико-механических систем. СПб: Политехника-сервис. 2014. 141 с.
11. Ульянова Е.О., Алдохин П.А. ИК-объективы для широкоформатных охлаждаемых матричных фотоприемных устройств диапазонов 3-5 мкм и 8-12 мкм // Интерэкспо Гео-Сибирь. 2014. Т. 5. № 1. С. 32-36. EDN SHFSKV.
12. Слюсарев Г.Г. Методы расчета оптических систем. М.: Машиностроение. 1969. 672 с.