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 из которых - положительный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству изображений, второй компонент выполнен в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству изображений, третий компонент содержит положительный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству изображений. Данная конструкция обеспечивает высокое качество изображения при относительном отверстии 1:1,65 и поле зрения 2W не выше 6°.
2
Наиболее близким к предлагаемому объективу является светосильный объектив [2], состоящий из трех компонентов. Первый и третий компоненты - положительные мениски, обращенные вогнутой поверхностью к пространству изображений, и выполненные из кремния, второй компонент - отрицательный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству изображений и выполненный из флюорита (CaF). Апертурная диафрагма расположена перед первым компонентом. Данный объектив имеет фокусное расстояние 100 мм, относительное отверстие 1:1 и угол поля зрения 2W=3,2°. Недостатком прототипа является небольшое поле зрения и недостаточно высокое качество изображения.
Задачей полезной модели является увеличение поля зрения и улучшение качества изображения по всему полю.
1
2
Светосильный объектив содержит три компонента и апертурную диафрагму, первый и третий компоненты которого положительные мениски, обращенные вогнутой поверхностью к пространству изображений, второй компонент - отрицательный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству изображений, причем первый и третий компоненты выполнены из кремния, в отличие от прототипа, второй компонент выполнен из германия, апертурная диафрагма расположена после третьего компонента, расстояния d между первым и вторым компонентами и d между вторым и третьим компонентами удовлетворяют следующим условиям:
1
0,09f'<d<0,095f'
2
0,78f'<d<0,81f', где f' - фокусное расстояние объектива.
1
2
Выбор расстояний d между первым и вторым компонентами, d между вторым и третим компонентами, которые удовлетворяют следующим условиям:
1
0,09f'<d<0,095f'
2
0,78f'<d<0,81f', где f' - фокусное расстояние объектива, обеспечили высокую степень коррекции сферической аберрации и аберраций широких наклонных пучков при относительном отверстии объектива не менее 1:1,28 и увеличение угла поля зрения до 2W=7°30'. Размещение апертурной диафрагмы после третьего компонента позволяет совмещать ее с охлаждаемой диафрагмой приемника, что исключает виньетирование при угле поля зрения не менее 2W=7°30'.
Выполнение второго компонента из германия обеспечивает хорошее исправление хроматических аберраций и улучшение качества изображений.
На фиг.1 изображена оптическая схема предлагаемого светосильного объектива.
На фиг.2 приведены конструктивные параметры светосильного объектива.
1
2
Светосильный объектив (фиг.1) состоит из трех компонентов. Первый компонент - положительный мениск 1, обращенный вогнутой поверхностью к пространству изображений и выполненный из кремния. Второй компонент - отрицательный мениск 2, обращенный вогнутой поверхностью к пространству изображений и выполненный из германия. Третий компонент - положительный мениск 3, обращенный вогнутой поверхностью к пространству изображений и выполненный из кремния. Расстояние d между первым и вторым компонентами равно 11,2 мм, что составляет 0,092 фокусного расстояния объектива, расстояние d между вторым и третьим компонентами равно 97,4 мм, что составляет 0,8 фокусного расстояния объектива. Апертурная диафрагма 5, расположена после третьего компонента на расстоянии 42,1 мм от вогнутой поверхности третьего компонента. Светосильный объектив рассчитывался с плоско-параллельной пластиной 4 из кремния толщиной 8 мм.
Объектив работает следующим образом: световой поток от предмета, расположенного в бесконечности, попадает в объектив, где проходит через линзы 1, 2, 3, плоско-параллельную пластину 4, апертурную диафрагму и образует изображение предмета в плоскости наилучшей установки, в которой установлен приемник оптического излучения.
В соответствии с предложенным решением рассчитан светосильный объектива для среднего ИК-диапазона λ=(2,7…4,4) мкм. Фокусное расстояние объектива - 121,6 мм, относительное отверстие 1:1,28, угол поля зрения - 2W=7°30'. Высокая степень коррекции аберраций позволила получить концентрацию энергии в кружке диаметром 0,040 мм не менее 94% для точки на оси и 87% для края поля зрения.
Источники информации
1. Патент RU №2187135, публикация 2002 г, МКИ G02B 13/14
2. Патент US №4537464, публикация 1999, МКИ G02B 13/14 - прототип.