УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЙ ОБЪЕКТИВ

Полезная модель относится к области оптического приборостроения, и может быть применена в приборах, регистрирующих ультрафиолетовое излучение.
Ввиду развития мировой техники в области оптико-электронных приборов, появляется большой ряд задач, решение которых требует использования приборов, работающих в ультрафиолетовой области спектра. В частности, данная полезная модель представляет собой объектив, работающий в ультрафиолетовом диапазоне, который применяется с матричными фотоприемниками. Одним из путей совершенствования оптических систем является расширение рабочего спектрального диапазона, упрощение изготовления оптической системы при сохранении качества изображения.
Из российской базы патентов в качестве аналога был выбран «Ультрафиолетовый объектив» [RU 2154849 C2]. В нем описывается объектив, содержащий главное вогнутое параболическое зеркало, вторичное сферическое зеркало и корректирующий элемент, состоящий из трех линз. Недостатками этого объектива являются малое угловое поле в пространстве предметов, сложность изготовления асферических поверхностей, а также экранирование, вызванное использованием двух зеркал.
В качестве ближайшего прототипа рассматривается американский патент "Ultraviolet imaging system" [US 7,057,804 B2]. Объектив также содержит две группы линз, отличающийся тем, что основными материалами линз являются флюорит и кварц, спектральный диапазон уже, из-за большого количества одиночных компонентов объектив обладает невысоким пропусканием в заданном спектральном диапазоне. Также к недостаткам объектива можно отнести сильное отличие хода лучей от телоцентрического, вызванное тем, что апертурная диафрагма расположена между блоками, что приводит к значительной неравномерности освещенности поверхности изображения.
Была проделана работа по выбору принципиальной оптической схемы, которая стала основой для последующей процедуры синтеза и разработки требуемой системы, и в которой отсутствовали бы перечисленные выше недостатки.
Технический результат (расширение рабочего спектрального диапазона, упрощение изготовления оптической системы при сохранении качества изображения) достигается тем, что объектив содержит две группы линз, которые по направлению хода лучей представляют собой двояковыпуклые склеенные компоненты, первый из которых состоит из двояковыпуклой линзы и мениска, обращенного выпуклой стороной к пространству изображений, а второй - из мениска, обращенного выпуклой стороной к пространству предметов, и двояковыпуклой линзы, материалы первой и четвертой, и второй и третьей линзы, попарно одинаковы, при этом отношение толщины каждой линзы к ее световому диаметру не меньше 0.45, отношение оптической силы первой группы линз к оптической силе второй группы линз больше 1.4, но меньше 1.6, отношение коэффициента дисперсии первой и четвертой линзы к коэффициенту дисперсии второй и третьей линзы больше 1.4, но меньше 1.6.
В отличие от взятого прототипа было уменьшено число линз с 8 до 4, тем самым за счет уменьшения числа контактов линза-воздух было увеличено пропускание всей системы в целом. Благодаря применению линз с отношением толщины каждой линзы к ее световому диаметру не меньше 0.45, при этом отношение оптической силы первой группы линз к оптической силе второй группы линз больше 1.4, но меньше 1.6, а отношение коэффициента дисперсии первой и четвертой линзы к коэффициенту дисперсии второй и третьей линзы больше 1.4, но меньше 1.6, стало возможно значительно уменьшить хроматические аберрации системы, что расширило рабочий спектральный диапазон системы.
Конструкция и работа ультрафиолетового объектива поясняется чертежами, где
фиг.1 - оптическая схема ультрафиолетового объектива;
фиг.2 - аберрационные пятна рассеяния;
фиг.3 - график концентрации энергии.
Характеристики и конструктивные данные примера конкретного исполнения ультрафиолетового объектива:
Спектральный диапазон
270-400 нм
Фокусное расстояние
70 мм
Относительное отверстие
1:2,5
Угол поля зрения
4,5 град.
Задний фокальный отрезок
29,24 мм
№ поверхности
Радиус кривизны поверхности
Толщина по оси
Материал линзы
Световой диаметр
1
40,53519
12,71484
LiF
28
2
-34,07028
20
SiO<sub>2</sub>
27,27322
3
-328,9498
0,0999913
26,12818
4
56,08075
18,29334
SiO<sub>2</sub>
25,91768
5
15,2976
20
LiF
21,14708
6
-134,5144
18,86853
Объектив содержит две группы линз, которые по направлению хода лучей представляют собой двояковыпуклые склеенные компоненты, первый из которых состоит из двояковыпуклой линзы и мениска, обращенного выпуклой стороной к пространству изображений, а второй - из мениска, обращенного выпуклой стороной к пространству предметов, и двояковыпуклой линзы
Предложенная оптическая система работает как собирающий из бесконечности объектив. Объектив работает следующим образом: световой поток от предмета, расположенного в бесконечности, попадает в объектив, где проходит через четыре линзы и образует изображение предмета в плоскости наилучшей установки.
Из представленных материалов следует, что полученная оптическая система позволяет получить требуемый технический результат.