АПОХРОМАТИЧЕСКИЙ ОБЪЕКТИВ

Полезная модель относится к оптическому приборостроению, в частности, к линзовым объективам, и может быть использована преимущественно в оптико-электронных аппаратах для дистанционного зондирования Земли, исследования и контроля состояния окружающей среды, при решении многих задач геологии, в лесном и сельском хозяйстве, океанологии, океанографии и метеорологии. Для решения основных информационных задач дистанционного зондирования необходимо одновременное наблюдение в нескольких спектральных диапазонах.
Известен длиннофокусный телеобъектив [1], содержащий шесть линз в четырех компонентах. Первый компонент выполнен в виде выпукло -плоской линзы, второй состоит из первой положительной и второй отрицательной линз, третий - в виде плоско- вогнутой линзы, а четвертый - в виде выпукло - плоской линзы, перед которой введен отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к предмету.
Недостатком данной конструкции объектива является его коррекция в узких рабочих спектральных диапазонах. Для обеспечения одновременной съемки местности в нескольких спектральных диапазонах в области λ=(400...860)нм необходимо использование отдельных объективов для каждого диапазона в составе спектрозональной фотокамеры с изменением конструктивных параметров трех первых линз при переходе из одного рабочего спектрального диапазона в другой.
Из известных объективов наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели можно выбрать в качестве прототипа фотографический объектив [2].
Объектив содержит два компонента: первый - положительный, состоящий из трех одиночных линз, первая из которых положительная двояковыпуклая, вторая - отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к
изображению, третья - положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, второй компонент - отрицательный, состоящий из четырех одиночных линз, первая - двояковогнутая, вторая - двояковогнутая, третья -двояковыпуклая, а четвертая - положительный мениск, обращенный вогнутостью к предмету.
Объектив обладает высокой коррекцией как монохроматических, так и хроматических аберраций в области спектра λ=(500...900)нм. Недостатками указанного объектива являются: небольшая светосила, недостаточное исправление дисторсии на краю поля изображения и снижение качества изображения за счет терморасстраиваемости при изменении температуры окружающей среды. Расчет терморасстраиваемости объектива, приведенного в описании, показал, что изменение температуры на 5°С вызывает дефокусировку на 0.08 мм, что приводит к снижению качества изображения. В таких объективах необходимо применение служебных систем, контролирующих состояние оптической системы объектива, и, при необходимости, отрабатывающих его расфокусировку, что усложняет конструкцию и увеличивает вес аппарата.
Технической задачей настоящей полезной модели является создание термокомпенсированной схемы объектива, предназначенного для работы в открытом космосе без размещения в гермоконтейнере, с фокусным расстоянием f'=360 мм и с относительным отверстием D/f'=1:5,6 с обеспечением качества изображения, близкого к дифракционному, в одной плоскости для пяти спектральных диапазонов: λ=(460...520)нм, λ=(540...600)нм, λ=(630...690)нм, λ=(690...720)нм, λ=(750...860)нм и с сохранением этого качества при колебании температуры окружающей среды.
Технический результат, обеспечивающий получение высокого качества изображения в пяти спектральных диапазонах, достигается созданием объектива, состоящего из двух компонентов, первый - положительный, второй - отрицательный, отличающийся тем, что первый компонент состоит из отрицательного двухлинзового склеенного блока, выполненного из
двояковогнутой и двояковыпуклой линз, положительного мениска, обращенного вогнутостью к плоскости изображения, положительного двухлинзового склеенного блока, выполненного из отрицательного мениска и двояковыпуклой линзы, второй компонент содержит отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к плоскости изображения, двояковыпуклую и двояковогнутую линзы.
Высокое качество изображения сохраняется при изменении температуры окружающей среды за счет построения термокомпенсированной схемы объектива.
На фиг.1 изображена принципиальная оптическая схема предлагаемого объектива.
На фиг.2 приведены конструктивные параметры линз объектива и характеристики использованных стекол.
Объектив состоит из последовательно расположенных по ходу лучей двух компонентов I и II. Компонент I выполнен из отрицательного двухлинзового склеенного блока 1, состоящего из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, положительного мениска 2, обращенного вогнутостью к плоскости изображения, положительного двухлинзового склеенного блока 3, состоящего из отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к плоскости изображения, и двояковыпуклой линзы. Компонент II выполнен из отрицательного мениска 4, обращенного выпуклостью к плоскости изображения, двояковыпуклой 5 и двояковогнутой 6 линз.
Предлагаемый объектив имеет следующие характеристики:
1.фокусное расстояние - 360 мм;
2.относительное отверстие - 1:5.6;
3.угловое поле зрения - 8°;
-1
4. значение коэффициента передачи модуляции (КПМ) на пространственной частоте 70 мм во всех спектральных диапазонах в пределах всего поля зрения - не ниже 0.57, в центре не ниже 0.6. Фотограмметрическая дисторсия не превышает 0.001 мм, дифференциальная
хроматическая дисторсия не более 0.002 мм. Введение склеенных блоков позволило увеличить спектральный диапазон до λ=(460...900)нм,
Объектив работает следующим образом: световой поток от предмета проходит через линзы 1,2,3,4,5,6, формирует изображение в фокальной плоскости, обеспечивая одновременное построение изображения в пяти спектральных диапазонах, выделяемых интерференционными фильтрами.
Объектив можно отнести к классу систем с дифракционным качеством и апохроматической коррекцией вторичного спектра. Терморасстраиваемость объектива в условиях изменения окружающей среды на ±5°С не превышает 0.01 мм, что не приводит к изменению КПМ.
В объективе обеспечен близкий к телецентрическому ход лучей в пространстве изображений, что позволяет использовать в качестве приемника информации CCD - матрицы серии EXWAVEHAD с микролинзами на поверхности CCD, которые в 3...4 раза повышают чувствительность фотокамеры.
Таким образом, предложенный объектив позволяет обеспечить в условиях открытого космоса качество изображения, близкое к дифракционному, по всему полю в узких спектральных диапазонах в области λ=(460...900)нм.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ:
1.Патент РФ №1737997 A3, МКИ G 02 B 13/02, G 02 B 9/60, публикация 1994.01.15.
2.Патент РФ №2183339 С1, МКИ G 02 B 9/64, G 02 B 11/34, публикация 2002.06.10 - прототип.