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

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 три 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 3363962, кл. НКИ 350-2, опубл. 1968 г.).

Однако данный объектив имеет слишком малое поле зрения 2 w=6^o.

Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является светосильный объектив, работающий в диапазоне от 5 до 14 мкм (а.с. 200214, кл. С 02 В 9/14, опубл. 1967 г.), содержащий последовательно установленные три линзы:
- положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению;
- двояковогнутую линзу;
- положительный мениск, обращенный выпуклостью к предмету,
у которого первая и третья линзы выполнены из материала с показателем преломления более 4, а показатель преломления второй линзы не более 2,4.

Данный объектив имеет слишком маленький задний фокальный отрезок (до 0,4 фокусного расстояния объектива). При фокусном расстоянии, равном 78 мм, задний фокальный отрезок у этого объектива не более 31,2 мм. Между тем в объективах часто требуется иметь повышенный задний фокальный отрезок, чтобы между объективом и плоскостью изображения можно было расположить различные оптические детали, как то: зеркало или зеркала, например откидные или крупногабаритные призмы.

Задачей заявляемого изобретения является создание светосильного трехлинзового объектива с увеличенным задним фокальным отрезком при работе в спектральном диапазоне от 8 до 12,5 мкм при высоком качестве изображения.

Технический результат - увеличение заднего фокального отрезка, повышение качества изображения объектива.

Это достигается созданием светосильного объектива, содержащего три компонента, первый из которых - положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, второй - отрицательная линза, третий - положительная линза, в котором, в отличие от известного, второй компонент выполнен в виде плосковогнутой линзы, обращенной плоскостью к предмету, третий - в виде плосковыпуклой линзы, обращенной плоскостью к предмету. При этом имеет место соотношение n₂>2,4, где n₂ - показатель преломления второго компонента.

Кроме того, первый и второй, второй и третий, а также все три компонента могут быть выполнены из оптического материала одной марки.

На чертеже представлена оптическая схема предложенного объектива.

Объектив состоит из последовательно установленных трех одиночных линз: положительного мениска 1, обращенного вогнутостью к изображению, отрицательной плосковогнутой линзы 2, обращенной плоскостью к предмету, и положительной плосковыпуклой линзы 3, обращенной плоскостью к предмету.

Апертурная диафрагма совпадает с первой поверхностью линзы 2.

Объектив работает следующим образом. Световой поток от предмета, расположенного в бесконечности, попадает в объектив, где проходит через линзы 1, 2, 3 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.

Конструктивные параметры объектива приведены в таблице.

Характеристики рассчитанного объектива:
фокусное расстояние объектива 78 мм
относительное отверстие 1:2
угол поля зрения 11 град. 30 мин.

задний фокальный отрезок 51,04 мм.

Объектив имеет следующие аберрации для λ = 10 мкм:
поперечная сферическая аберрация для точки на оси не более 0,013 мм
поперечная аберрация широкого наклонного пучка для поля зрения 2w=11 град. 30 мин
- в меридиональном сечении - не более 0,036 мм;
- в сагиттальном сечении - не более 0,013 мм;
- меридиональный астигматический отрезок х'_m - не более 0,0048 мм
- сагиттальный астигматический отрезок x'_s - не более 0,0085 мм
- дисторсия - не более 0,012%.

Оптические силы линз: ϕ₁=1,598, ϕ₂=-3,832, ϕ₃=2,331.

Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата: создан светосильный трехлинзовый объектив с увеличенным задним фокальным отрезком при работе в спектральном диапазоне от 8 до 12,5 мкм при высоком качестве изображения.

Изобретение предназначено для работы в среднем и дальнем ИК-диапазоне длин волн и может быть использовано в тепловизионных приборах. Объектив содержит три компонента, первый из которых - положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, второй - плосковогнутая линза, обращенная плоскостью к предмету, третий - плосковыпуклая линза, обращенная плоскостью к предмету. Показатель преломления второго компонента больше 2,4. Обеспечивается создание объектива с увеличенным задним фокальным отрезком при работе в спектральном диапазоне от 8 до 12,5 мкм при высоком качестве изображения. 3 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

1. Светосильный объектив, содержащий три компонента, первый из которых - положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, второй - отрицательная линза, третий - положительная линза, отличающийся тем, что второй компонент выполнен в виде плосковогнутой линзы, обращенной плоскостью к предмету, и третий - в виде плосковыпуклой линзы, обращенной плоскостью к предмету, при этом имеет место соотношение n₂>2,4, где n₂ - показатель преломления второго компонента. 2. Светосильный объектив по п. 1, отличающийся тем, что все три компонента выполнены из оптического материала одной марки. 3. Светосильный объектив по п. 1, отличающийся тем, что первый и второй компоненты выполнены из оптического материала одной марки. 4. Светосильный объектив по п. 1, отличающийся тем, что второй и третий компоненты выполнены из оптического материала одной марки.