Объектив для ближней ик-области спектра

Объектив для ближней ик-области спектра

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано для объективов в приборах ночного видения, работающих при пониженной освещенности как в активном, так и в пассивном режимах.

Известен объектив для ближней ИК-области спектра по патенту РФ №2047200, МПК G02B 13/14, 9/34, опубликованному в 1995 году. Он выполнен с фокусным расстоянием f'=135,3 мм, с относительным отверстием 1:2 и задним вершинным отрезком S'=43,2 мм. Объектив содержит четыре оптических компонента. Первый компонент - склеенная линза, состоящая из положительной линзы и отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к предмету. Второй компонент выполнен в виде положительного мениска, обращенного выпуклостью к предмету. Третий компонент выполнен в виде двояковогнутой линзы, четвертый компонент - в виде двояковыпуклой линзы. Но у данного объектива - малый задний вершинный отрезок, не позволяющий использовать его в приборах ночного видения с большим количеством деталей, диаметр входного зрачка 67 мм и невысокие частотно-контрастные характеристики (ЧКХ) до 0,7 в центре и по полю для 15 лин/мм.

Наиболее близким аналогом является объектив по патенту РФ N2252440, МПК G02B 9/62, 13/16, опубликованному в 2005 году. Это восьмилинзовый объектив с относительным отверстием 1:1,65 и фокусным расстоянием f=167,81 мм. Объектив содержит шесть оптических компонентов, первый из которых со стороны пространства предметов выполнен в виде одиночной двояковыпуклой линзы, второй компонент выполнен в виде склейки из положительного и отрицательного менисков, обращенных выпуклостью к пространству предметов, третий компонент выполнен в виде одиночного отрицательного мениска, вогнутой поверхностью обращенного к пространству предметов, четвертый компонент выполнен в виде склейки из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, пятый компонент выполнен в виде одиночной двояковыпуклой линзы, шестой компонент - одиночный отрицательный мениск, вогнутой поверхностью обращенный к пространству предметов. У данного объектива большое количество линз и малый задний вершинный отрезок (18 мм), не позволяющий разместить большое количество деталей в приборе.

Задачей заявленного изобретения является создание объектива для ближней ИК-области спектра с повышенными эксплуатационными характеристиками.

Технический результат - повышение качества изображения в пределах всего поля изображения объектива с малой длиной и большим задним вершинным отрезком.

Это достигается тем, что в объективе для ближней ИК-области спектра, состоящем по ходу луча из одиночной положительной линзы, сложной линзы, выполненной из положительного и отрицательного менисков, обращенных вогнутостью к изображению, одиночной отрицательной линзы, двояковыпуклой линзы и одиночной двояковыпуклой линзы, в отличие от известного одиночная положительная линза - мениск, обращенный выпуклостью к предмету, одиночная отрицательная линза - двояковогнутая, а двояковыпуклая линза - одиночная, кроме того, воздушный промежуток между менисками в сложной линзе может изменяться от 0 до 0,03 мм.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена оптическая схема предлагаемого объектива со склеенной сложной линзой, на фиг.2 - оптическая схема предлагаемого объектива с воздушным промежутком между менисками в сложной линзе, на фиг.3 - графики ЧКХ объектива в меридиональном и сагиттальном сечениях, на фиг.4 - графики аберраций объектива.

Объектив для ближней ИК-области спектра (фиг.1) состоит по ходу лучей из двух компонентов, разделенных апертурной диафрагмой диаметром 52 мм и расположенной на расстоянии 18 мм от первого компонента. Первый компонент выполнен из одиночного положительного мениска 1, обращенного вогнутостью к плоскости изображения, и отрицательной сложной линзы, состоящей, в свою очередь, из положительного мениска 2 и отрицательного мениска 3, обращенных вогнутостью к плоскости изображения. Мениски 2 и 3 могут быть склеенными, то есть воздушный промежуток между ними равен 0 (фиг.1), и расклеенными, при воздушном промежутке не более 0,03 мм (фиг.2). Второй компонент объектива расположен за апертурной диафрагмой и выполнен из одиночной двояковогнутой линзы 4 и двояковыпуклой линзы 5. Двояковыпуклая линза 6 расположена за линзой 5. Положительный мениск 1 служит для коррекции аберраций широких наклонных пучков лучей в меридиональном сечении, а отрицательная сложная линза, состоящая из положительного мениска 2 и отрицательного мениска 3, обеспечивает коррекцию осевой и полевой сферических аберраций. Во втором компоненте линзы 4 и 5 обеспечивают устранение остаточной кривизны поля изображения и увеличение заднего вершинного отрезка объектива до 0,68f', а линза 6 является силовым компонентом для обеспечения заданной величины фокусного расстояния. Конструктивно объектив рассчитан для воздушного промежутка между линзами 2 и 3, равного нулю (склеенные линзы), и для воздушного промежутка, равного 0,03 мм. Последний вариант выполнения может быть использован при необходимости отсутствия склеенных поверхностей, например, при работе с лазерными системами.

В таблицах 1, 2 указаны значения радиусов кривизны, толщин линз, воздушных промежутков для обоих вариантов исполнения.

Таблица 1
Радиус кривизны, мм	Толщина линзы, мм	Воздушный промежуток, мм	Марка стекла	Световой диаметр, мм
R1=98,63	d1=9		СТК 119	78
R2=363,1		l1=0,l		78
R3=61,24	d2=22,5		СТК 112	74
R4=139,96	d3=4		ТФ 104	63
R5=38,73		l2=35		54
R6=-40,46	d4=4,5		ТФ 104	50
R7=135,21		l3=1,8		56
R8=164,06	d5=18		СТК 119	61
R9=-51,17		l4=0,1		61
R10=147,23	d6=8,5		СТК 119	58,5
R11=-349,1				58,5

Таблица 2
Радиус кривизны, мм	Толщина линзы, мм	Воздушный промежуток, мм	Марка стекла	Световой диаметр, мм
R1=98,63	d1=9		СТК 119	78
R2=363,1		l1=0,l		78
R3=61,24	d2=22,5		СТК 112	74
R4=139,96		l2=0,03		63
R5=139,96	d3=4		ТФ 104	63
R6=38,73		l3=35		54
R7=-40,46	d4=4,5		ТФ 104	50
R8=135,21		l4=1,8		56
R9=164,06	d5=18		СТК 119	61
R10=-51,17		l5=0,1		61
R11=147,23	d6=8,5		СТК 119	58,5
R12=-349,1				58,5

Объектив работает следующим образом. Излучение от предмета, расположенного в бесконечности, проходит последовательно через линзы 1, 2, 3, 4, 5 и 6 объектива, формирующего изображение предмета в плоскости изображения.

Таким образом, создан объектив, работающий в спектральном диапазоне λ=680÷920 нм с основной длиной волны λ=820 нм, с фокусным расстоянием f'=135,3 мм, относительным отверстием 1:1,74, диаметром входного зрачка 78 мм, с углом поля зрения 7,6°, имеющий высокие значения полихроматических ЧКХ для пространственной частоты 15 лин/мм в пределах всего поля изображения с учетом спектрального распределения актиничных потоков ночного канала, работающего с электронно-оптическим преобразователем. Значения ЧКХ для интервала от 5 до 30 лин/мм. приведены в таблице 3.

Таблица 3
ЧКХ ОБЪЕКТИВА
Частота мм-1	Точка на оси	W=2°11'	W=3°48'
		Саг.	Мер.	Саг.	Мер.
5	0,978	0,977	0,978	0,972	0,963
10	0,937	0,936	0,938	0,922	0,884
15	0,884	0,885	0,889	0,860	0,775
20	0,824	0,827	0,832	0,796	0,650
25	0,759	0,767	0,773	0,732	0,525
30	0,691	0,706	0,713	0,670	0,409

Малая длина объектива 076f' и большой задний вершинный отрезок 92,27 мм позволяют разместить большое количество деталей в приборе ночного видения.

Объектив для ближней ИК-области спектра, состоящий по ходу луча из одиночной положительной линзы, сложной линзы, выполненной из положительного и отрицательного менисков, обращенных вогнутостью к изображению, одиночной отрицательной линзы, двояковыпуклой линзы и одиночной двояковыпуклой линзы, отличающийся тем, что одиночная положительная линза - мениск, обращенный выпуклостью к предмету, одиночная отрицательная линза - двояковогнутая, а двояковыпуклая линза - одиночная, кроме того, воздушный промежуток между менисками в сложной линзе может изменяться от 0 до 0,03 мм.