Cụ thể, sáng chế đề xuất một thiết kế ống kính với tỷ số phóng đại lên tới 20 lần sử dụng kết hợp với cảm biến được làm lạnh tới -190℃, có khả năng thu thập các bức xạ trong dải bước sóng hồng ngoại trung (3 ~ 5µm) và duy trì việc tạo ra các bức ảnh hồng ngoại sắc nét trong suốt quá trình phóng đại.

Trước đây, các hệ ống kính hồng ngoại đa trường nhìn thường được sử dụng trong các thiết bị an ninh, quân sự phục vụ việc quan sát, giám sát, theo dõi, bắt bám đối tượng. Tuy nhiên, những hệ thống này đều có một tính chất chung là trường nhìn bị ngắt quãng, việc chuyển dịch giữa các trường nhìn thường gây ra một khoảng thời gian hình ảnh bị mờ dẫn đến việc mất dấu đối tượng, mục tiêu cần theo dõi, bắt bám. Để khắc phục nhược điểm này, loại ống kính quang học phóng đại liên tục đã được nghiên cứu, thiết kế, bảo đảm tính chất liên tục của trường nhìn.

leftcenterrightdel
Sáng chế liên quan đến ống kính hồng ngoại đã được ứng dụng trong các sản phẩm của VHT. 

Trong những năm gần đây, các hệ ống kính quang học hồng ngoại phóng đại liên tục làm việc trong dải bước sóng trung đã được ưu tiên sử dụng nhiều hơn trong các thiết bị quan sát, giám sát đa năng, đa nhiệm tiên tiến so với các ống kính phóng đại liên tục làm việc ở dải bước sóng dài nhờ các ưu điểm vượt trội về cự ly phát hiện, nhận dạng đối tượng. Đồng thời, loại ống kính này vẫn duy trì khả năng làm việc tốt trong các điều kiện môi trường bị hạn chế tầm nhìn như có sương mù, khói, trong điều kiện ánh sáng ban ngày hay ban đêm.

Hiện nay, để đáp ứng nhu cầu cho việc nhìn xa hơn song vẫn duy trì khả năng bao quát rộng, bài toán thiết kế ống kính phóng đại liên tục nhưng đồng thời phải có tỷ số phóng đại lớn đã được đặt ra. Mặt khác, để có thể tích hợp được bên trong các thiết bị đòi hỏi tính gọn, nhẹ, độ linh hoạt cao như các đài quan sát quang điện tử hay gimbal đặt trên các thiết bị di động hoặc máy bay không người lái thì các thiết kế ống kính này cũng cần phải đạt được sự nhỏ gọn ở một mức độ nhất định. Bên cạnh đó, thiết kế ống kính cần có cấu trúc hợp lý và sử dụng các vật liệu thích hợp sao cho bảo đảm sự hiệu quả về mặt giá thành. Tất cả yêu cầu được đề cập trên đây đã làm gia tăng mức độ khó khăn của việc thiết kế ống kính hồng ngoại phóng đại liên tục có tỷ số phóng đại lớn mà đa phần các sáng chế hiện nay về loại ống kính này chưa đáp ứng được đồng thời tất cả tiêu chí kể trên.

Mục đích của sáng chế là đề xuất một ống kính hồng ngoại sóng trung phóng đại liên tục, tỷ số phóng đại lớn. Thiết kế sử dụng hai cụm thấu kính dịch chuyển đồng thời trên các rãnh dẫn hướng đã được tối ưu góc áp lực để tạo ra sự phóng đại liên tục của hệ thống. Thiết kế ống kính sử dụng cụm chuyển tiếp quang học, giúp giới hạn kích thước của mỗi thành phần thấu kính và bảo đảm hiệu suất làm lạnh của cảm biến đạt 100%. Đồng thời, việc ứng dụng các công nghệ bề mặt phi cầu và công nghệ bề mặt lai phi cầu-nhiễu xạ giúp tối ưu chất lượng quang học, góp phần làm giảm số lượng phần tử thấu kính cần sử dụng, qua đó bảo đảm tính chất gọn, nhẹ của hệ thống. Ảnh hưởng từ hiệu ứng Narcissus của cảm biến làm lạnh cũng được giảm thông qua việc chủ động đánh giá, lựa chọn và tối ưu tính chất phản xạ của một số bề mặt quang học.

Thiết kế đã được gia công chế tạo và đưa vào thực tiễn sử dụng trong các thiết bị quang điện tử của VHT. Với khả năng hoạt động độc lập bình thường khi tháo rời một phần quang học phía trước, giúp cho việc sử dụng linh hoạt hơn, tùy vào mục đích sử dụng trong việc trang bị hệ thống quang học này vào các sản phẩm hay thiết bị quang điện tử.

Các tính năng nổi bật của hệ thống quang điện tử khi được trang bị ống kính này là khả năng vừa quan sát, giám sát các mục tiêu trong một phạm vi rộng vừa có thể theo dõi, bắt bám được các mục tiêu ở cự ly xa hàng chục ki-lô-mét trong mọi điều kiện ban ngày hay đêm tối. Bên cạnh đó, với việc trang bị tính năng lấy nét tự động bằng động cơ, hệ thống ống kính luôn bảo đảm khả năng hoạt động tốt trong phạm vi nhiệt độ rộng từ -20°C đến 60°C, cho phép ống kính lấy nét đối tượng ở khoảng cách từ 10m đến vô cùng tại trường nhìn rộng, từ 100m đến vô cùng tại trường nhìn hẹp.

Với những giá trị nêu trên, ngày 30-11-2021, sáng chế nói trên đã được cấp bằng sáng chế và được bảo hộ độc quyền tại Mỹ.

Bài và ảnh: NGUYỄN HƯƠNG