СВЕТОСИЛЬНЫЙ ОБЪЕКТИВ

Полезная модель светосильного объектива с относительным отверстием не ниже 1:1 может использоваться в тепловизионных приборах дальнего ИК диапазона (7-14 мкм), в том числе эффективно при работе с микроболометрическими матрицами, имеющими размер пикселя 17 мкм.
Известен объектив для инфракрасной (ИК) области спектра RU 2365952, содержащий четыре компонента, первый из которых - положительный мениск, обращенный выпуклостью к предмету, второй - отрицательная линза, третий - положительная линза, четвертый - положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, причем мениски выполнены из германия, отличающийся тем, что отрицательная и положительная линзы выполнены из бескислородного стекла, а фокусные расстояния компонентов удовлетворяют следующим условиям:
где , , ,  - фокусные расстояния первого, второго, третьего и четвертого компонентов соответственно, f′ - эквивалентное фокусное расстояние всего объектива.
В этом длиннофокусном объективе с небольшим полем зрения и относительным отверстием 1:1 применяется наряду с германием и бескислородное стекло.
Известен светосильный объектив для ИК-области RU 2506616, содержащий четыре компонента, первый из которых - одиночный положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, второй - одиночный мениск, обращенный выпуклостью к изображению, третий - одиночный мениск, четвертый - одиночный положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, при этом первый и четвертый компоненты выполнены из германия, второй и третий компоненты - из селенида цинка, новым является то, что второй компонент выполнен в виде положительного мениска, третий компонент выполнен в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к изображению, при этом фокусные расстояния компонентов удовлетворяют следующим условиям:
F1/F0=1,2÷1,5; F1/F2=0÷0,05; |F3|/F0=1,6÷1,9;
F4/F0=0,4÷0,6; где F1, F2, F3, F4, F0 - фокусные расстояния первого, второго, третьего, четвертого компонентов и объектива соответственно.
В этом объективе с относительным отверстием 1:0,84, полем зрения 12° при f′=40 мм использован помимо германия и токсичный селенид цинка. Объектив обладает также недостаточным полем зрения.
Наиболее близким по технической сущности и выбранным авторами за прототип является светосильный объектив для тепловизора RU 2403598, состоящий из четырех линз, первая из которых - положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, вторая - отрицательная, третья - положительный мениск, обращенный выпуклостью к изображению, а четвертая - положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, отличающийся тем, что вторая линза выполнена двояковогнутой, суммарная оптическая сила всех линз не превышает 0,15 оптической силы всего объектива, а сумма оптических сил первых двух линз отрицательная и составляет по абсолютной величине не менее 0,8 оптической силы всего объектива.
Этот объектив, выполненный из кремния, с относительным отверстием 1:1 и полем зрения 25° имеет недостаточную область ахроматизации от 8 до 9 мкм.
Кроме того, создание объектива для работы с приемными матрицами дальнего ИК диапазона (7-14 мкм), имеющими размер пикселя менее 25 мкм, например 17 мкм, требует, исходя из дифракционных соотношений, чтобы относительное отверстие объектива было лучше, чем 1:1.
Задачей полезной модели является создание светосильного объектива для ИК диапазона длин волн с относительным отверстием не ниже 1:1, обеспечивающего эффективную работу с болометрическими матрицами, в том числе и с размером пикселя 17 мкм.
Для достижения этой цели предлагается светосильный объектив для ИК-области спектра, с относительным отверстием не ниже 1:1, состоящий из четырех линз, первая из которых положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, вторая линза - двояковогнутая, третья линза - положительная, четвертая линза - положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, отличающийся тем, что все линзы выполнены из германия, третья линза выполнена двояковыпуклой и соблюдены следующие условия:
где  - фокусное расстояние объектива,
- фокусное расстояние первой линзы объектива,
- фокусное расстояние второй линзы объектива,
- фокусное расстояние третьей линзы объектива,
- фокусное расстояние четвертой линзы объектива.
На фиг. 1 представлена оптическая схема светосильного объектива. Он состоит из четырех одиночных линз из германия: первая из которых - положительный мениск 1, обращенный вогнутостью к изображению, вторая линза - двояковогнутая 2, третья - двояковыпуклая линза 3 и четвертая - положительный мениск 4, обращенный вогнутостью к изображению. Световой поток от объекта ИК излучения попадает в объектив, где проходит через линзы 1, 2, 3, 4 и образует изображение объекта в плоскости наилучшей установки, в которой установлена чувствительная площадка болометрической матрицы.
По данной схеме создан светосильный объектив с фокусным расстоянием f′=28,4 мм с относительным отверстием 1:0,92, полем зрения 21,6°×16,3°, рассчитанный для спектрального диапазона 7,8÷12,5 мкм.
Концентрация энергии объектива для осевой точки 76%, по полю не менее 70%. Значение полихроматической частотно-контрастной характеристики объектива для 30 лин/мм для осевой точки 0,63, по полю не менее 0,53.
Объектив обладает высокими показателями качества изображения, что позволяет эффективно применять его в тепловизионных приборах, в том числе эффективно при работе с микроболометрическими матрицами, имеющими размер пикселя 17 мкм.