СВЕТОСИЛЬНЫЙ ОБЪЕКТИВ Российский патент 2002 года по МПК G02B13/14 G02B9/34 

Предлагаемое изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к специальным объективам, работающим в среднем и дальнем ИК-диапазоне длин волн, и может быть использовано в тепловизионных приборах.

Известен светосильный объектив, работающий в диапазоне от 8 до 13 мкм, содержащий последовательно установленные 3 линзы:
- положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению,
- отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к предмету,
- положительный мениск, обращенный выпуклостью к предмету, у которого первая и третья линзы выполнены из германия с показателем преломления не менее 4 (патент США N 3363962, НКИ 350-2, публ. 1968 г.). Этот объектив близок по конструкции к заявляемому, однако имеет недостаточное поле зрения 2w=6 град.

Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является светосильный объектив (авт. свид. СССР N 1714562, публ. 1992 г.), работающий в диапазоне от 8 до 14 мкм, содержащий четыре компонента:
- положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению,
- отрицательную двояковогнутую линзу,
- 2 одиночных положительных мениска, обращенных вогнутостью к предмету.

Все линзы выполнены из оптического материала с показателем преломления не менее 4. Рассчитанный вариант объектива с фокусным расстоянием 100 мм имеет поле зрения 2w=10 град. 18 мин и следующие аберрации для f'=11 мкм:
поперечная сферическая аберрация для точки на оси 0,064 мм,
поперечная аберрация широкого наклонного пучка в меридиональном сечении для поля зрения 2w=10 град. 18 мин 0,491 мм,
меридиональный астигматический отрезок 0,374 мм,
сагиттальный астигматический отрезок 0,154 мм.

Задачей заявляемого изобретения является создание светосильного объектива с высоким качеством изображения при относительном отверстии 1:1,65, поле зрения 2w=18 град, и работе в спектральном диапазоне от 8 до 12,5 мкм.

Технический результат, обусловленный указанной задачей, достигается созданием светосильного объектива, содержащего четыре линзы, первая из которых - положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, вторая - отрицательная линза, третья линза положительная, а четвертая - положительный мениск, в котором, в отличие от известного, вторая линза выполнена в виде плосковогнутой линзы, обращенной плоскостью к изображению, третья линза - плосковыпуклая, обращенная плоскостью к предмету, а четвертая линза обращена выпуклостью к предмету.

На чертеже представлена оптическая схема предложенного объектива.

Объектив состоит из последовательно установленных четырех одиночных линз: положительного мениска 1, обращенного вогнутостью к изображению, отрицательной плосковогнутой линзы 2, обращенной плоскостью к изображению, положительной плосковыпуклой линзы 3, обращенной плоскостью к предмету, и положительного мениска 4, обращенного выпуклостью к предмету. Все линзы объектива выполнены из одного материала с показателем преломления не менее 4, например германия, для работы в спектральном диапазоне от 8 до 14 мкм. Апертурная диафрагма совпадает с первой поверхностью линзы 3.

Объектив работает следующим образом. Световой поток от предмета, расположенного в бесконечности, попадает в объектив, где проходит через линзы 1, 2, 3, 4 и образует изображение предмета в плоскости наилучшей установки, в которой установлен приемник оптического излучения (не показан).

В соответствии с предложенным решением рассчитан светосильный объектив для дальнего ИК-диапазона от 8 до 12,5 мкм. Объектив имеет конструктивные параметры, приведенные в таблице.

Характеристики рассчитанного объектива:
фокусное расстояние объектива 51,14 мм
относительное отверстие 1:1,65
угол поля зрения 18 град.

задний фокальный отрезок 45,23 мм
Объектив имеет следующие аберрации для x=10 мкм:
поперечная сферическая аберрация для точки на оси не более 0,023 мм,
поперечная аберрация широкого наклонного пучка в меридиональном сечении для поля зрения 2w=18 град. не более 0,081 мм,
-"- в сагиттальном сечении не более 0,018 мм,
меридиональный астигматический отрезок x'm не более 0,089 мм,
сагиттальный астигматический отрезок x's не более 0,075 мм,
дисторсия не более 5%
Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата: создан светосильный объектив с относительным отверстием 1: 1,65, полем зрения 18 град. с повышенным качеством изображения по сравнению с ближайшим аналогом для работы в спектральном диапазоне от 8 до 12,5 мкм.

Светосильный объектив содержит четыре линзы, первая из которых - положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, вторая выполнена в виде плосковогнутой линзы, обращенной плоскостью к изображению, третья линза выполнена в виде плосковыпуклой линзы, обращенной плоскостью к предмету, а четвертая - положительный мениск, обращенный выпуклостью к предмету. Обеспечивается создание светосильного объектива с высоким качеством изображения при относительном отверстии 1:1,65, поле зрения 18^o и работе в спектральном диапазоне 8 - 12,5 мкм. 1 ил., 1 табл.

Светосильный объектив, содержащий четыре линзы, первая из которых - положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, вторая - отрицательная линза, третья линза - положительная, четвертая - положительный мениск, отличающийся тем, что вторая линза выполнена в виде плосковогнутой линзы, обращенной плоскостью к изображению, третья линза выполнена в виде плосковыпуклой линзы, обращенной плоскостью к предмету, а четвертая линза обращена выпуклостью к предмету.