ОБЪЕКТИВ ДЛЯ БЛИЖНЕЙ ИК-ОБЛАСТИ СПЕКТРА Российский патент 2006 года по МПК G02B13/14 G02B9/60 

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в приборах ночного видения.

Известны объективы для приборов ночного видения по патентам RU №2047200, МПК G 02 B 13/14, 9/34, 1995 г., RU №2072733, МПК G 02 B 13/14, 9/34, 1997 г., RU №2181207, МПК G 02 B 13/14, 9/60, 2002 г., RU №2105333, МПК G 02 B 9/12, 9/34, 15/22 1998 г.

Основным недостатком этих объективов является низкая разрешающая способность. Качество изображения, оцениваемое коэффициентом передачи модуляции (КПМ), для спектрального диапазона 0,65-0,9 мкм на пространственной частоте N=30 лин/мм для центра и края поля не превосходит 0,7, что делает эти объективы ограничивающими качество при использовании их в приборах ночного видения с электронно-оптическими преобразователями (ЭОП) 2-го, 2+ и 3-го поколений.

Наиболее близким аналогом является объектив для ИК-области спектра по патенту RU №2218585, МПК G 02 B 13/14, 9/60, 2003 г., содержащий установленные по ходу луча силовой и коррекционные компоненты, при этом силовой компонент включает в себя положительную двухлинзовую склейку, положительный одиночный мениск и отрицательную двухлинзовую склейку, а коррекционный компонент выполнен в виде двух менисков, обращенных выпуклостями друг к другу, при этом показатели преломления материалов линз объектива превышают 1,65. Основными недостатками аналога являются большое количество линз и большая номенклатура используемых марок стекол.

Задачей изобретения является создание объектива с повышенными технологическими показателями при сохранении высоких эксплуатационных характеристик.

Технический результат, достигаемый при осуществлении изобретения - это упрощение конструкции.

Это достигается тем, что в объективе для ближней ИК-области спектра, выполненном в виде установленных по ходу луча силового и коррекционного компонентов, при этом силовой компонент состоит из двух положительных и отрицательной линзы, а коррекционный компонент состоит из одиночной линзы и мениска, обращенного выпуклостью к предмету, в отличие от известного, в силовом компоненте первая линза выполнена в виде одиночной плосковыпуклой, обращенной выпуклостью к предмету, вторая в виде двухсклеенного мениска, обращенного выпуклостью к предмету, третья в виде одиночной плосковогнутой линзы, обращенной вогнутостью к изображению, а в коррекционном компоненте первая линза выполнена в виде плосковыпуклой, обращенной выпуклостью к предмету, при этом количество марок стекол по номенклатуре не превосходит двух.

Изобретение поясняется чертежами: на фиг.1 изображена оптическая схема объектива, на фиг.2 - график продольной сферической аберрации, на фиг.3 - график кривизны и дисторсии, на фиг.4 - график полихроматического коэффициента передачи модуляции (КПМ).

Объектив для ближней ИК-области спектра (фиг.1) содержит силовой и коррекционный компоненты. Силовой компонент состоит из плосковыпуклой линзы 1, обращенной выпуклостью к предмету, двухсклеенного положительного мениска 2, обращенного выпуклостью к предмету, и плосковогнутой линзы 3, обращенной вогнутостью к изображению. Коррекционный компонент выполнен из плосковыпуклой линзы 4, обращенной выпуклостью к предмету и мениска 5, обращенного вогнутостью к изображению.

Объектив работает следующим образом: свет от предмета, расположенного на бесконечно большом расстоянии от первого компонента, преломляясь, проходит через линзы 1, 2, 3, 4, 5 и формирует в фокальной плоскости объектива изображение предмета.

В соответствии с предложенным техническим решением рассчитан вариант объектива для фокусного расстояния f'=100 мм, конструктивные параметры которого приведены в таблице.

Радиусы, ммТолщины, ммМарка стекла52,72   10ТК21∞   1 44,98   11ТК21-183,65   4,5ТФ577,98   7 ∞   4ТФ527,35   51 42,07   5ТК21∞   0,5 18,967   6ТК2116,293  

Объектив имеет угол поля зрения 2ω=9^o, относительное отверстие 1:2 и высокое качество изображения:

- сферическая аберрация на зоне зрачка m=0,707 ΔS'=-0,027 мм (фиг.2),

- меридиональная кривизна ΔХ'm=0,022 мм (фиг.3),

- сагиттальная кривизна ΔX's=-0,006 мм (фиг.3).

Полихроматический коэффициент передачи модуляции (КПМ) в изображении синусоидальной миры абсолютного контраста на пространственной частоте N=30 мм^-1 (фиг.4) в спектральном интервале длин волн от 660 до 920 нм составляет

1) для осевой точки предмета - 0,78,

2) для края поля:

меридиональное сечение - 0,74,

сагиттальное сечение - 0,75.

У ближайшего аналога КПМ на частоте N=30 мм^-1 для разных примеров:

1) для осевой точки предмета - от 0,72 до 0,88

2) для края поля:

меридиональное сечение - от 0,58 до 0,69,

сагиттальное сечение - 0,63 до 0,78.

Как видно из конкретного примера расчета, объектив для ближней ПК-области спектра выполнен с меньшим количеством линз, с улучшенной технологичностью (три поверхности плоские), уменьшена номенклатура используемых марок стекол (две марки стекла) при сохранении высокого качества изображения.

Таким образом, получен объектив для ближней ПК-области спектра с повышенными технологическими показателями при сохранении высоких эксплуатационных характеристик.

Объектив может быть использован в качестве объектива для приборов ночного видения. Объектив содержит два компонента, первый из которых - силовой, состоит из плосковыпуклой линзы, обращенной выпуклостью к предмету, двухсклеенного мениска, обращенного выпуклостью к предмету, и плосковогнутой линзы, обращенной вогнутостью к изображению. Второй компонент - корректирующий, из плосковыпуклой линзы и мениска, обращенных выпуклостями к предмету, при этом количество марок стекол по номенклатуре не превосходит двух. Обеспечивается создание объектива с повышенными технологическими показателями за счет упрощения конструкции при сохранении высоких эксплуатационных характеристик. 1 табл., 4 ил.

Объектив для ближней ИК-области спектра, выполненный в виде установленных по ходу луча силового и коррекционного компонентов, при этом силовой компонент состоит из двух положительных и отрицательной линзы, а коррекционный компонент состоит из одиночной линзы и мениска, обращенного выпуклостью к предмету, отличающийся тем, что в силовом компоненте первая линза выполнена в виде одиночной плосковыпуклой, обращенной выпуклостью к предмету, вторая в виде двухсклеенного мениска, обращенного выпуклостью к предмету, третья в виде одиночной плосковогнутой линзы, обращенной вогнутостью к изображению, а в коррекционном компоненте первая линза выполнена в виде плосковыпуклой, обращенной выпуклостью к предмету, при этом количество марок стекол по номенклатуре не превосходит двух.