HIGH POWER CATADIOPTRIC INFRARED LENS

Abstract: 1. Catadioptric objective of high speed for the infra-red range (in particular for the wave-length range 3 to 15 mu m) with a positive front lens, a main mirror silvered on the back surface of a lens, a counter-mirror and a lens system adjacent to the focal point, characterized by the following numerical values : see diagramm : EP0043341,P4,F4

Description: Lichtstarkes katadioptrisches Objektiv für Wärmestrahlung Die Erfindung betrifft ein lichtstarkes katadioptrisches Objektiv für Wärmestrahlung (insbesondere im Wellenlängenbereich von 3um bis 15zum) mit sammelnder Frontlinse, als rückflächenverspiegelte Linse ausgebildetem Hauptspiegel, Gegenspiegel, sowie einem, in der Nähe des Brennpunktes angeordneten Linsensystem. Lichtstarke mehrgliedrige Infrarot-Objektive sind bekannt. So ist in DE-OS 25 19 961 (The Rank Organisation Ltd.) ein derartiges, aus drei Menisken aufgebautes Objektiv beschrieben, von denen mindestens zwei aus Germanium bestehen und einer eine asphärische Oberfläche aufweist. Weiterhin ist aus DE-OS 25 20 194 (The Rank Organisation Ltd.) ein Infrarot-Objektiv mit nur zwei Gliedern bekannt, deren eines eine asphärische Fläche besitzt. DE-OS 25 44 148 (The Rank Organisation Ltd) zeigt ein dreilinsiges Objektiv zur Verwendung im Wellenlängenbereich von 3 bis Sjim des Infrarotbandes, dessen Linsen aus Silizium oder Zinksulfid bestehen und bei dem keine asphärischen Flächen verwendet sind. Schliesslich ist aus DE-PS 2 211 275 (Kern & BR< Co.AG) ein lichtstarkes katadioptrisches Objektiv für den sichtbaren Spektralbereich bekannt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Objektiv für Wärmestrahlung anzugeben, bei dem die vorteilhaften Eigenschaften katadioptrischer Objektive ausgenutzt werden. Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäss durch die in den Patentansprüchen angegebenen Konstruktionsdaten. Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele nebst zugehörigen Tabellen näher beschrieben. Es zeigen Fig. 1 das Schema eines erfindungsgemässen Objektivs mit Elementen aus Silizium oder aus Germanium und zweigliedrigem System in der Nähe des Brennpunktes, Fig. 2 das Schema eines erfindungsgemässen Objektivs mit Elementen aus Silizium oder Germanium und einer Linse in der Nähe des Brennpunktes. Tabelle 1 (s. Figur 1) Radien Dicken und Abstände Material n4,5 m r1 = - 1068,30 dl = 8,3 Si 3,4236 r2 = - 400,12 a2 = 55,6 149,79 d3 = 7,47 Si 3,4236 r4 = - 198,55 d4 =d3 Si 3,4236 r5 = r3 a5 = 48,45 r6 = - 309,96 a6 = 40,60 r7 = - 510,38 d7 = 2,50 Si 3,4236 r8= + 945,77 a8 = 1,40 r9 = + 41,20 d9 = 2,70 Si 3,4236 r10= + 104,32 F = 100 F : 1 Tabelle 2 (s. Figur 1) Radien Dicken und Abstände Material n11,04 m r1 = - 1291,10 dl = 8,10 Ge 4,0026 r2 = - 483,66 a2 = 54,24 r3 = - 156,08 d3 = 7,30 Ge 4,0026 r4 = - 189,06 d4:d3 Ge 4,0026 r5 = r3 a5 = 47,30 r6 = -302,04 a6 = 39,60 r7 = - 608,08 d7 = 2,40 Ge 4,0026 r8 = + 1143,10 s8 = 1,40 r9 = + 45,59 d9 = 2,60 Ge 4,0026 r10 = + 100,05 F = 100,0 F : 1 Tabelle 3 (s. Figur 2) Radian Dicken und Abstände Material n4,5 m r1 = - 574,30 d1 = 8,20 Si 3,4236 rz = -300,80 a2=55,00 r3 = - 132,67 d3 = 7,40 Si 3,4236 r4= -171,09 d4= d3 Si 3,4236 r = r3 a5 = 48,00 r6= -306,89 s6 = 42,40 r7= + 45,73 d7= 2,60 Si 3,4236 r8= + 98,35 F = 100,0 F : 1 Tabelle 4 (s. Figur 2) Radien Dicken und Abstände Material n11,04 um r1= - 808,90 d1 = 8,00 Ge 4,0026 r2 = - 392,90 a2 = 53,50 r3 = - 143,99 d3 = 7,20 Ge 4,0026 r4 = - 176,13 d4 = d3 Ge 4,0026 r5= r3 a5 = 46,70 r6= - 258,20 = 41,10 r7 = + 50,58 d7 = 2,60 Ge 4,0026 r8 = + 94,55 F = 100,0 F : 1 Die Objektive gemäss den Tabellen 1 bis 4 haben ein Oeffnungsverhältnis 1 : 1,0. Die Frontlinse (Dicke dl) ist in allen vier Fällen ein zum Objekt hohler Meniskus. Der Hauptspiegel ist als rückflächenverspiegelte Spiegellinse mit zentraler Bohrung (Dicke d3 = d4) ausgeführt, und der Gegenspiegel ist ein auf dem zentralen Teil der dem Objekt abgewandten Fläche der Frontlinse angebrachter Oberflächenspiegel. Die Ausführungsbeispiele gemäss den Tabellen 1 und 2 haben den gleichen Aufbau mit einem zweigliedrigen Linsensystem (Dicke d7 und dg) in der Nähe des Brennpunktes. Beim Objektiv gemäss Tabelle 1 ist als Linsenmaterial Silizium mit einem Brechungsindex n = 3,4236 bei der Lichtwellenlänge > = 4,Spm verwendet, und das Objektiv ist somit auch für #= = 4,5m korrigiert. Für die Ausführung gemäss Tabelle 2 ist hingegen Germanium vorausgesetzt, dessen n = 4,0026 bei .\= 11,04 m eine Korrektur bei 11,04 m zweckmässig gemacht hat. Die Ausführungsbeispiele gemäss den Tabellen 3 und 4 sind mit einer Einzellinse (Dicke d7) in der Nähe des Brennpunktes aufgebaut. Material und Korrektur entsprechen den Ausführungen gemäss Tabelle 1 bzw. Tabelle 2. Bei allen vier Varianten liegt der Brennpunkt ausserhalb des Objektivs, und Farbfehler und Astigmatismus sind besser korrigiert, als bei Objektiven, die nur brechende Elemente aufweisen.

Claims: P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Lichtstarkes katadioptrisches Objektiv für Wärmestrahlung (insbesondere im Wellenlängenbereich von 3yum bis 15 m) mit sammelnder Frontlinse, als rückflächenverspiegelte Linse ausgebildetem Hauptspiegel, Gegenspiegel, sowie einem in der Nähe des Brennpunktes angeordneten Linsensystem, gekennzeichnet durch folgende Konstruktionsdaten: Radian Dicken und Abstände Material n4,5 m r1 = - 1068,30 dl = 8,3 Si 3,4236 r2 = - 400,12 a2 = 55,6 r3 = - 149,79 d3 = = 7,47 Si 3,4236 r4 = - 189,55 d4=d3 Si , 3,4236 r5 = r3 a5 = 48,45 r6 = - 309,96 a6= 40,60 =- 510,38 d7 = 2,50 Si 3,4236 -r8 = + 945,77 a8 = 1,40 r9 = + 41,20 dg = 2,70 Si 3,4236 r10 = + 104,32 F = 100,0 F : 1 2. Lichtstarkes katadioptrisches Objektiv für Wärmestrahlung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden Konstruktionsdaten: Radien Dicken und Abstände Material a11,04 m rl = - 1291,10 dl = 8,10 Ge 4,0026 r2 = - 483,66 a2 = 54,24 r3 = - 156,08 d3 = 7,30 Ge 4,0026 r4 = - 189,06 d4=d3 Ge 4,0026 r5 = r3 a5 = 47,30 r6 = - 302,04 a6 = 39,60 r7 = - 608,08 d7 = 2,40 Ge 4,0026 r8 = + 1143,10 a8 = 1,40 r9 = + 45,59 dg = 2,60 Ge 4,0026 r10 = + 100,05 F = 100,0 F : 1 3. Lichtstarkes katadioptrisches Objektiv für Wärmestrahlung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden Konstruktionsdaten: Radien Dicken und Abstände Material rl = - 574,30 d1: 8,20 Si 3,4236 r2 = - 300,80 a2 = 55,00 r3 = - 132,67 d3 - 7,40 Si 3,4236 r4 = - 171,09 d4 = d3 Si 3,4236 r5 = r3 a3 = 48,00 r6 = - 306,89 a6 = 42,40 r7 = + 45,73 d7 = 2,60 Si 3,4236 r8 = + 98,35 F = 100,0 F : 1 4. Lichtstarkes katadioptrisches Objektiv für Wärmestrahlung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden Konstruktionsdaten: Radien Dicken und Abstände Material n11,04 m r1 = -808,90 dl = 8,00 Ge 4,0026 r2 = - 392,90 a2 = 53,50 r3 = - 143,99 d3 = 7,20 Ge 4,0026 r4 = -176,13 d4=d3 Ge 4,0026 r 5= r3 a5 = 46,70 r6 = - 258,20 a6 = 41,10 r7 = + 50,58 d7 = 2,60 Ge 4,0026 r8 = + 94,55 F = 100,0 F : 1

Inventors: CANZEK, LUDVIK, ZURCHER, WALTER, Zürcher, Walter
Applicants: KERN & CO. AG WERKE FUR PRAZISIONSMECHANIK OPTIK UND ELEKTRONIK
Application year: 1981
Main classification: G02B17
IPC codes: G02B13, G02B17