ОБЪЕКТИВ ДЛЯ ПРИБОРОВ НОЧНОГО ВИДЕНИЯ Российский патент 2005 года по МПК G02B9/62 G02B13/16 

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к оптическому приборостроению, и может быть использовано при разработке имодернизации приборов ночного видения.

Известен шестилинзовый объектив дли приборов ночного видения “Гелиос ПА” /1/ с диаметром входного зрачка 100 мм и относительным отверстием 1:1,5, содержащий четыре оптических компонента, первый из которых со стороны пространства предметов компонент выполнен в виде одиночной двояковыпуклой линзы, второй компонент выполнен в виде склейки, состоящей 10 двух выпукло-вогнутых линз, выпуклой поверхностью обращенный к первому компоненту, третий компонент представляет собой склейку, состоящую из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, вогнутой поверхностью обращенный ко второму компоненту, четвертый компонент выполнен в виде одиночной двояковыпуклой линзы.

Недостатком объектива являются недостаточно исправленные уровни аберраций, недостаточный уровень частотно-контрастных характеристик.

Известен восьмилинзовый объектив, содержащий шесть оптических компонентов, первый из которых выполнен в виде одиночной положительной выпукло-вогнутой линзы, выпуклой поверхностью обращенный к пространству предметов, второй компонент выполнен в виде одиночной положительной выпукло-вогнутой линзы, выпуклой поверхностью обращенный к первому компоненту, третий компонент выполнен в виде склейки, состоящей из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, выпуклой поверхностью обращенной ко второму компоненту, четвертый компонент выполнен в виде одиночного отрицательного мениска, вогнутой поверхностью обращенного к третьему компоненту, пятый компонент выполнен в виде склейки, состоящей из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, выпуклой поверхностью обращенной к четвертому компоненту, шестой компонент - в виде одиночной двояковыпуклой линзы /2/.

Диаметр входного зрачка объектива 104 мм, относительное отверстие 1:1,65.

На фиг.1 представлена принципиальная оптическая схема объектива, где цифрами обозначены номера компонентов объектива.

В таблице I приведены значения радиусов линз, толщин линз, воздушных промежутков, марок стекол указанного объектива.

Таблица I№№ п.п.Радиусы кривизны, ммОсевые растояния, ммМарки стекол0--воздух1159,70617,000ТК1212682,3253,000воздух3274,22313,000ТК1214471,8073,000воздух5132,46522,000ТК1216-498,8466,000ТФ1077116,12222,100воздух8-108,6527,000ТФ1109-216,2809,000воздух10103,03018,000ТК12111-103,0308,000ОФ1011259,0187,330воздух13132,46511,830ТК12114-19134085,208воздух150,07,9К81600 воздух

Объектив формирует изображение предмета с обеспечением полихроматической контрастности с учетом спектральной эффективности мультищелочного фотокатода в соответствии с данными таблицы II, в которой приведены значения частотно-контрастных характеристик для ряда пространственных частот в плоскости наилучшей установки с учетом спектральной эффективности мультищелочного фотокатода. График спектральной эффективности мультищелочного фотокатода изображен на фиг.2.

Таблица IIСистема-Объектив o/j=1,66/172 2w=6°Частотно-контрастная характеристикаПростран. частота, лин/ммТочка на осиY=-3,000Y=-2,3555Y=-2,0719Y=-1,3004  мер.саг.мер.саг.мер.саг.мер.саг.Полихроматические (непрерывный спектр λ_н=546нм, λ_в=900нм)0.001,01,01,01,01,01,01,01,01,010.000,950,470,860,530,900,650,920,810,9420.000,820350,580,390,670,450,750,570,8030.000,710,270,350,320,470,380,590,470,6740.000,630,230,200,270,320,330,460,410,5850.000,580,200,120,240,210,290,360,370,5160.000,530,170,100,210,140,250,270,340,4470.000,490,150,100,180,110,230,200,310,3780.000,450,130,100,160,110,210,160,290,3290.000,420,120,080,150,100,190,140,260,28100.000,380,100,070,130,090,180,130,250,24o/j - относительное отверстие/фокусное расстояние,
w - половина угла поля зрения объектива,
Y - угловая координата.

Недостатком объектива является недостаточно исправленные уровни аббераций, недостаточно высокий уровень частотно-контрастных характеристик, преимущественно по краю поля зрения. При наличии в настоящее время электронно-оптических преобразователей с прямым переносом изображения и равномерной разрешающей способностью по всему полю зрения это является существенным недостатком.

Задачей изобретения является создание объектива преимущественно с диаметром входного зрачка 102 мм и относительным отверстием 1:1,65 с удовлетворительно исправленными уровнями аббераций, в том числе по краю поля зрения, имеющего высокие значения полихроматических частотно-контрастных характеристик с учетом спектральной эффективности мультищелочного фотокатода в области повышенных пространственных частот и, как следствие, обеспечивающего высокую, конкурентоспособную дальность видения наблюдательных приборов, созданных на базе указанного объектива и усилителей яркости изображения.

Поставленная задача достигается тем, что предложен объектив, содержащий шесть оптических компонентов, первый из которых со стороны пространства предметов выполнен в виде одиночной двояковыпуклой линзы, второй компонент выполнен в виде склейки из двух линз, первая из которых - положительная выпукло-вогнутая линза, вторая - отрицательная выпукло-вогнутая линза, выпуклой поверхностью положительной линзы обращенной к первому компоненту, третий компонент выполнен в виде одиночного отрицательного мениска, вогнутой поверхностью обращенного ко второму компоненту, четвертый компонент выполнен в виде склейки из двух линз, первая из которых - двояковыпуклая линза, вторая - двояковогнутая линза, двояковыпуклой линзой обращенной к третьему компоненту, пятый компонент выполнен в виде двояковыпуклой линзы, шестой компонент выполнен в виде одиночного отрицательного мениска, вогнутой поверхностью обращенного к пятому компоненту.

Отличием предлагаемого объектива является то, что первый компонент выполнен в виде двояковыпуклой линзы, второй компонент выполнен в виде склейки из двух линз, первая из которых - положительная выпукло-вогнутая линза, вторая - отрицательная выпукло-вогнутая линза, выпуклой поверхностью положительной линзы склейки обращенной к первому компоненту, третий компонент выполнен в виде одиночного отрицательного мениска, вогнутой поверхностью обращенного ко второму компоненту, четвертый компонент выполнен в виде склейки из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, двояковыпуклой линзой обращенной к третьему компоненту, пятый компонент выполнен в виде одиночной двояковыпуклой линзы, шестой компонент выполнен в виде одиночного отрицательного мениска, вогнутой поверхностью обращенного к пятому компоненту. Сущность изобретения поясняется чертежом. На фиг.3 представлена принципиальная оптическая схема предлагаемого объектива. Объектив имеет диаметр входного зрачка 102 мм, относительное отверстие 1:1,65 и фокусное расстояние 167,81 мм. В таблице III приведены значения радиусов линз, толщин линз, воздушных промежутков и марки стекол заявляемого объектива.

Таблица III№№ п.п.Радиусы кривизны, ммОсевые расстояния, ммМарки стекол0--воздух1276,10014,400ТК212-318,7248,600воздух386,50015,500ТК2142713,5525,000ТФ55107,40017,000воздух6-153,4606,000ТФ57-1025,70927,850воздух8261,20017,000БК109-56,4906,900ОФ61056,4902,670воздух1159,98018,000ТК2112-125,03056,240воздух13-39,7204,000КЖ14-88,72014,793воздух150,0003,200К8160,000-воздух

В таблице IV приведены значения полихроматических частотно-контрастных характеристик предлагаемого объектива.

Таблица IVСистема-Объектив о/j=1,65/168 2w=6°14’Частотно-контрастная характеристикаПростран. частота, лин/ммТочка на осиY=-3,07Y=-2,4159Y=-2,1216Y=-1,3334  мер.саг.мер.саг.мер.саг.мер.саг.Полихроматические (непрерывный спектр λ_н=546нм, λ_в=900 нм)0,001,001,001,001,001,001,001,001,001,0010,000,990,960,960,970,970,980,980,980,9820,000,940,860,850,890,890,910,910,930,9330,000,880,730,740,780,790,830,830,860,8740,000,810,610,640,670,690,740,750,790,7950,000,740,510,570,570,620,650,680,710,7260,000,680,420,520,490,560,580,620,640,6670,000,610,340,480,410,510,510,570,580,6080,000,550,280,440,350,480,460,530,530,5690,000,500,230,400,300,440,410,490,480,511000,450,190,370,260,410,370,460,440,48o/j - относительное отверстие/фокусное расстояние;
w - половина угла поля зрения заявляемого объектива;
Y - угловая координата.

Объектив формирует изображение предмета с полихроматическими частотно-контрастными характеристиками с учетом спектральной эффективности мультищелочного фотокатода (фиг.2) в соответствии с данными таблицы IV. Как видно из таблиц значений полихроматических частотно-контрастных характеристик (табл. II) объектива-прототипа и табл. IV - предлагаемого объектива, рассчитанных в одном спектральном диапазоне длин волн 546,1...900 нм и с учетом одних и тех же значений спектральной эффективности мультищелочного фотокатода, предлагаемый объектив обеспечивает значительно более высокую контрастность формирования изображения объектов наблюдения как для точки на оси, так и для углового поля зрения. Это обеспечит значительный прирост дальности видения наблюдательных приборов ночного видения. В таблицах I и III в строке 15 в колонке “осевые расстояния” указаны толщины фотокатодных стекол усилителей яркости изображения вместе с толщинами компенсационных пластин (выбраны конструктивно), совместно с которыми объективы работают. Применение предлагаемого объектива обеспечит высокую дальность видения и, соответственно, конкурентоспособность приборов ночного видения.

Использованные источники информации;

1. Объектив “Гелиос-ПА”. Технические условия БЛЗ.877.044 ТУ, 1973 г.

2. Евразийский патент №000569, Евразийская заявка №199800359 от 21.04.98 г. (прототип).

Объектив содержит шесть оптических компонентов, первый из которых со стороны пространства предметов выполнен в виде одиночной положительной двояковыпуклой линзы, второй компонент выполнен в виде склейки из положительной выпукло-вогнутой и отрицательной выпукло-вогнутой линз, выпуклой поверхностью положительной линзы обращенной к первому компоненту, третий компонент выполнен в виде одиночного отрицательного мениска, вогнутой поверхностью обращенного ко второму компоненту, четвертый компонент выполнен в виде склейки из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, при этом выпуклая поверхность склейки обращена к третьему компоненту, пятый компонент выполнен в виде одиночной двояковыпуклой линзы, шестой компонент - одиночный отрицательный мениск, вогнутой поверхностью обращенный к пятому компоненту. Обеспечивается уменьшение аберраций, в том числе по краю поля зрения, а также получение высоких значений полихроматических частотно-контрастных характеристик с учетом спектральной эффективности фотокатода в области повышенных пространственных частот. 3 ил., 4 табл.

Объектив для приборов ночного видения, содержащий шесть оптических компонентов, отличающийся тем, что, в целях повышения контрастности изображения, первый компонент со стороны пространства предметов выполнен в виде одиночной двояковыпуклой линзы, второй компонент выполнен в виде склейки из двух линз, первая из которых - положительная выпукло-вогнутая линза, вторая - отрицательная выпукло-вогнутая линза, выпуклой поверхностью положительной линзы склейки обращенной к первому компоненту, третий компонент выполнен в виде одиночного отрицательного мениска, вогнутой поверхностью обращенного ко второму компоненту, четвертый компонент выполнен в виде склейки из двух линз, первая из которых - двояковыпуклая линза, вторая - двояковогнутая линза, выпуклой поверхностью первой линзы склейки, обращенной к третьему компоненту, пятый компонент выполнен в виде двояковыпуклой линзы, шестой компонент выполнен в виде одиночного отрицательного мениска, вогнутой поверхностью обращенного к пятому компоненту.