СВЕТОСИЛЬНЫЙ ОБЪЕКТИВ

Полезная модель относится к оптическому приборостроению, а именно, к объективам и может быть использована в тепловизионных приборах.
Известен светосильный объектив [1] из трех компонентов, первый и третий из которых - положительные мениски, обращенные выпуклой поверхностью к пространству предметов, второй компонент выполнен в виде положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений, при этом вогнутая поверхность этого компонента - асферическая. Все линзы объектива выполнены из германия. Данная конструкция обеспечивает высокое качество изображения при относительном отверстии до 1:1,4 и фокусном расстоянии до 120 мм. Недостатком объектива является невозможность увеличения относительного отверстия объектива и его фокусного расстояния, при сохранении качества близкого к дифракционному, из-за хроматизма, возникающего при применении одного материала линз.
Наиболее близким к предлагаемому объективу является светосильный объектив [2], состоящий из четырех компонентов. Первый компонент выполнен в виде положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений, второй компонент - отрицательный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству изображений, третий компонент выполнен в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений, четвертый компонент выполнен в виде положительногомениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений. Апертурная диафрагма расположена после четвертого компонента и совмещена с охлаждаемой диафрагмой приемника. Данной конструкцией реализуется объектив с фокусным расстоянием 100 мм, относительным отверстием 1:1,36 и качеством изображения близким к дифракционному. Однако недостатком прототипа является то, что при увеличении относительного отверстия объектива и увеличении фокусного расстояния резко увеличивается диаметр первого и второго компонентов, что обусловлено размещением апертурной диафрагмы после четвертого компонента и близким расположением первого и второго компонентов, что приводит к увеличению габаритов всего объектива.
Задачей полезной модели является увеличение относительного отверстия объектива, сохранение высокого качества изображения и уменьшение габаритов объектива.
Светосильный объектив содержит четыре компонента и апертурную диафрагму, при этом первый компонент выполнен в виде положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений, второй компонент - отрицательный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству изображений, третий компонент - отрицательный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству изображений, четвертый компонент выполнен в виде положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений, в отличие от прототипа, апертурная диафрагма расположена перед первым компонентом, расстояние между первым и вторым компонентами, третьим и четвертым компонентами составляет не менее 0,25 фокусного расстояния объектива и 0,53 фокусного расстояния объектива, соответственно.
Конструкция первого компонента, выполненного в виде положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений, второго компонента, выполненного в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений, третьего компонента, выполненного в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений, четвертого компонента, выполненного в виде положительного мениск, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений, выбор расстояния между третьим и четвертым компонентами не менее 0,53 фокусного расстояния обеспечили высокую степень коррекции сферической аберрации и комы при относительном отверстии объектива не менее 1:1,2.
Размещение апертурной диафрагмы перед первым компонентом и выбор расстояния между первым и вторым компонентами не менее 0,25 фокусного расстояния объектива позволяют минимизировать диаметры первого и второго компонентов и уменишить габариты объектива.
На фиг.1 изображена оптическая схема предлагаемого светосильного объектива.
На фиг.2 приведены конструктивные параметры светосильного объектива.
На фиг.3 приведен график расчетной полихроматической частотно-контрастной характеристики (Т) в точке на оси.
На фиг.4 приведен график расчетной полихроматической частотно-контрастной характеристики (Т) для края поля зрения 2W=5°
Светосильный объектив (фиг.1) состоит из четырех компонентов 1-4. Первый компонент выполнен в виде положительного мениска 1, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений.Второй компонент представляет собой отрицательный мениск 2, обращенный вогнутой поверхностью к пространству изображений. Третий компонент выполнен в виде отрицательного мениска 3, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений. Четвертый компонент представляет собой положительный мениск 4, обращенный вогнутой поверхностью к пространству изображений. Расстояние между первым и вторым компонентами равно 45 мм, что составляет 0,3 фокусного расстояния объектива. Расстояние между третьим и четвертым компонентами равно 85,55 мм, что составляет 0,57 фокусного расстояния объектива. Апертурная диафрагма расположена перед первым компонентом, ее диаметр составляет 125 мм.
Светосильный объектив работает следующим образом: световой поток от предмета, расположенного в бесконечности, попадает в объектив, где проходит через линзы 1, 2, 3, 4 и образует изображение предмета в плоскости наилучшей установки, в которой установлен приемник оптического излучения.
В соответствии с предложенным решением рассчитан светосильный объектив с фокусным расстоянием 150 мм, относительным отверстием 1:1,2, углом поля зрения - 2W=5°. Высокая степень коррекции аберраций позволила получить концентрацию энергии в кружке диаметром 0,025 мм:
- не менее 74% для точки на оси и 72% для края поля в спектральном диапазоне λ=(7,5…14)мкм.
Источники информации
1. BY 32178 С1, публикация 2006, весь документ
2. BY 10796 С1, (ОАО «ПЕЛЕНГ»), публикация 2008, весь документ, - прототип.