ЛИНЗОВЫЙ ОБЪЕКТИВ Российский патент 2004 года по МПК G02B9/34 

Изобретение относится к области оптико-электронного приборостроения и может быть использовано в качестве объектива в приборах ночного видения для наблюдения и опознавания объектов в условиях пониженной освещенности.

Известен объектив для работы в инфракрасной области спектра [1], состоящий из двух компонентов. Первый компонент содержит одиночную выпуклоплоскую линзу и положительную линзу, склеенную из плосковыпуклой линзы и двояковогнутой линзы, а второй компонент - близфокальный положительный мениск.

Его недостатком является низкое качество изображения (кружок рассеяния 2Δy’≤0.266 мм для спектрального диапазона 486-800 нм, на краю поля зрения максимальный полный размер кружка рассеяния 0.1 мм, дисторсия 3.9%).

Наиболее близким, принятым за прототип, является светосильный объектив для работы в приборах ночного видения [2], состоящий из трех компонентов, первый из которых - двухсклеенная линза, состоящая из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, а второй и третий - положительные мениски, обращенные вогнутостью к плоскости изображения.

Недостатками этого объектива являются низкое качество изображения и малая разрешающая способность, которые не позволяют их использовать при работе с ЭОПами 2+ и 3 поколений, разрешающая способность которых лежит в пределах 60 мм^-1.

Необходимое улучшение качества изображения в этой системе невозможно обеспечить из-за наличия больших остаточных аберраций, из которых первостепенное значение имеют остаточная сферохроматическая аберрация и кома.

Задачей данного изобретения является обеспечение более высоких технических характеристик объектива: повышение разрешающей способности и улучшение качества изображения.

Поставленная задача достигается тем, что линзовый объектив содержит три компонента, первый компонент которого состоит из двояковыпуклой и отрицательной линз, а второй и третий имеют форму положительных менисков, обращенных вогнутостями к плоскости изображения, согласно изобретению отрицательная линза первого компонента выполнена плосковогнутой, обращенной вогнутостью к плоскости предметов, и разделена с первой малым воздушным промежутком, а второй компонент выполнен в виде склейки из двояковыпуклой и двояковогнутой линз.

Выполнение первого компонента системы из двух линз с небольшим воздушным промежутком между ними дает возможность за счет введения двух дополнительных параметров (радиуса кривизны преломляющей поверхности и расстояния между линзами) уменьшить значения остаточной сферической аберрации и комы, которые имеют недопустимо большие значения в случае двухсклеенного первого компонента.

Выполнение второго компонента системы в виде склейки из двояковыпуклой и двояковогнутой линз позволяет, используя различные марки стекол и изменяя внутренний радиус преломляющей поверхности, устранить остаточный хроматизм, а также дополнительно влиять на аберрации широких наклонных пучков.

Предложенное изобретение иллюстрируется следующими графическими материалами:

фиг.1 - оптическая схема объектива;

фиг.2 - продольные осевые аберрации;

фиг.3 - график астигматизма;

фиг.4 - график дисторсии;

фиг.5 - график частотно-контрастной характеристики объектива.

Оптическая схема светосильного объектива представлена на фиг.1, где показаны: первый компонент 1, второй компонент 2 и третий компонент 3. Элемент под номером 4 - фотокатод ЭОП, 5 - плоскость изображения.

Конструктивные параметры данного объектива приведены в таблице.

Объектив имеет следующие характеристики:

Фокусное расстояние 162 мм

Относительное отверстие 1:1,5

Рабочий спектральный диапазон 600-800 нм

Основная длина волны 700 нм

Линейное поле в пространстве изображения 18 мм

На фиг.2 показаны графики осевых аберраций предлагаемого объектива. По оси абсцисс отложены значения продольных аберраций ΔS’ (мкм), а по оси ординат - координата y (мм) в плоскости входного зрачка.

На фиг.3 изображен график астигматизма, а на фиг.4 - график дисторсии предлагаемой оптической системы объектива. По осям ординат на обоих графиках отложен размер изображения y’ (мм). На фиг.3 по оси абсцисс - астигматические отрезки Z’s, Z’m (мм), на фиг.4 - относительная дисторсия Δy’ в %.

На фиг.5 показаны графики частотно-контрастной характеристики предлагаемого объектива. По оси абсцисс отложена пространственная частота N мм^-1, отнесенная к плоскости изображения объектива, а по оси ординат - коэффициент передачи контраста Т в относительных единицах.

Из приведенных графиков, а также из анализа работы прототипа на частотах 30-50 мм^-1 видно, что предлагаемая схема объектива имеет более высокие показатели по качеству даваемого изображения.

Данный объектив может применяться в приборах, работающих при пониженной освещенности, а также в ночных условиях для задач обнаружения, различения и опознавания объектов.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №1208527, кл. G 02 В 9/40, 9/32.

2. Патент Российской Федерации №2105333, кл. G 02 В 9/12, 9/34, 15/22.

Изобретение относится к области оптико-электронного приборостроения и может быть использовано в качестве объектива в приборах ночного видения для наблюдения и опознавания объектов в условиях пониженной освещенности. Объектив содержит три компонента. Первый компонент состоит из двух линз -двояковыпуклой и плосковогнутой, обращенной вогнутостью к плоскости предметов, с небольшим воздушным промежутком между ними, а второй компонент имеет форму положительного мениска, обращенного вогнутостью к плоскости изображения, и представляет собой склейку из двояковыпуклой и двояковогнутой линз. Третий компонент также имеет форму положительного мениска, обращенного вогнутостью к плоскости изображения. Обеспечиваются более высокие технические характеристики объектива: повышение разрешающей способности и улучшение качества изображения. 5 ил., 1 табл.

Линзовый объектив, содержащий три компонента, первый компонент которого состоит из двояковыпуклой и отрицательной линз, а второй и третий имеют форму положительных менисков, обращенных вогнутостями к плоскости изображения, отличающийся тем, что отрицательная линза первого компонента выполнена плосковогнутой, обращенной вогнутостью к плоскости предметов, и разделена с первой малым воздушным промежутком, а второй компонент выполнен в виде склейки из двояковыпуклой и двояковогнутой линз.