СВЕТОСИЛЬНЫЙ ОБЪЕКТИВ

Полезная модель относится к оптическому приборостроению, а именно к специальным объективам, работающим в ИК-диапозоне длин волн и может быть использована в тепловизионных приборах.
Известен светосильный объектив [1], работающий в диапазоне от 8 до 14 мкм, содержащий три компонента, первый из которых положительный мениск, обращенный выпуклой поверхностью к пространству предметов, второй - отрицательный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству изображений, третий компонент - положительный мениск, обращенный выпуклой поверхностью к пространству предметов. Известный объектив имеет большое поле зрения 11° при относительном отверстии 1:2. Недостатками объектива являются невозможность увеличения относительного отверстия и существенного улучшения качества изображения по всему полю.
Из известных объективов, наиболее близким к предлагаемому изобретению по техническому решению является объектив [2], содержащий три компонента, первый из которых положительный мениск, обращенный выпуклой поверхностью к предмету, второй - отрицательный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству изображений, третий компонент - положительный мениск, обращенный выпуклой поверхностью к пространству предметов. Апертурная диафрагма расположена на первой поверхности второй линзы. Объектив имеет фокусное расстояние 148 мм, относительное отверстие 1:1.65, угол поля зрения 6°. Недостатками объектива являются невысокое качество изображения и недостаточное относительное отверстие.
Задачей полезной модели является повышение качества изображения объектива и увеличение относительного отверстия.
Поставленная задача решается тем, что в светосильном объективе, содержащем три компонента, первый и третий компоненты которого положительные мениски, обращенные выпуклой поверхностью к пространству предметов, отличающийся тем, что второй компонент выполнен в виде положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений, при этом вогнутая поверхность второго компонента выполнена асферической.
Выполнение второго компонента в виде положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений, и его вогнутой поверхности - асферической позволяет исправить сферическую аберрацию, астигматизм и аберрации широких наклонных пучков, что приводит к повышению качества изображения при одновременном увеличении относительного отверстия до 1:1.4.
m
s
Предлагаемый объектив работает в дальнем ИК-диапазоне от 8 до 14 мкм. Рассчитанный объектив имеет следующие характеристики: фокусное расстояние 120 мм, относительное отверстие 1:1.4, задний фокальный отрезок равен 0.34f', угол поля зрения 10°. Расстояние от первой поверхности объектива до плоскости изображения в этом объективе составляет 1.3f'. Объектив имеет для λ=8...14 мкм следующие аберрации: поперечная сферическая аберрация по всему поля зрения не превышает 0.027 мм (2w=10°), дисторсия не превышает 0.04% для края поля зрения (w=5°), меридиональный и сагиттальный астигматические отрезки -x' и x' не превышают 0.05 мм.
Расчетное количество лучистой энергии, содержащееся в кружке рассеяния диаметром 0.035 мм в рабочей области спектра для точки на оси 78%, для точки вне оси 75%.
На фиг.1 изображена оптическая схема предлагаемого объектива.
На фиг.2 представлены конструктивные параметры линз объектива с фокусным расстоянием, приведенным к 1, относительным отверстием 1:1.4 и угловым полем зрения в пространстве предметов 2w=10° и характеристики
использованных оптических материалов, где R-радиусы кривизны поверхностей линз, D-расстояния между поверхностями линз, n-показатель преломления германия для λ=10.6 мкм.
На фиг.3 приведены графики расчетных полихроматических частотно-контрастных характеристик (ЧКХ) объектива для меридионального (М) и сагиттального (S) сечений в плоскости наилучшей установки.
ЧКХ объектива рассчитаны в соответствии с таблицей коэффициентов спектральной эффективности, приведенной ниже
λ, нм
8000
9000
10600
12000
14000
С
0.75
1
1
1
0.75
Объектив (фиг.1) состоит из трех компонентов, последовательно расположенных на оптической оси. Все три компонента 1, 2 и 3 выполнены в виде положительных менисков, выпуклой поверхностью обращенных к пространству предметов. Вогнутая поверхность второго компонента выполнена асферической. Все линзы выполнены из оптического материала с показателем преломления более 4, например из германия. Входной зрачок совпадает с первой поверхностью объектива.
Графики ЧКХ фиг. (3) подтверждают, что объектив имеет высокую разрешающую способность в области спектра 8... 14 мкм.
Таким образом, предложенный объектив позволяет увеличить относительное отверстие объектива и улучшить качество изображения по всему полю.
Источники информации:
1. RU 2189063, МПК G02В 13/14, публикация 2002 г.
2. RU 2187135, МПК G02В 13/14, публикация 2002.