Объектив для инфракрасной области спектра

 

Использование: изобретение относится к оптическому приборостроению и может применяться в приборах, регистрирующих тепловые объекты в далекой ИК-области спектра. Сущность изобретения: объектив содержит два положительных компонента. Оба компонента выполнены в виде одиночных менисков, обращенных вогнутостью к изображению, из германия. Обращенные друг у другу поверхности компонентов выполнены асферическими. Оптические силы первого и второго компонентов составляют порядка 0,4 и 1,1 оптической силы объектива соответственно. 4 ил.

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к линзовым светосильным объективам для тепловизионных приборов, работающих в далекой инфракрасной (ИК) области спектра, и может быть использовано в приборах, регистрирующих ИК-излучение, например, от 8 до 14 мкм.

Известен линзовый объектив для ИК-области спектра [1] Объектив состоит из трех компонентов: первый и третий положительные и расположенный между ними отрицательный. Все компоненты выполнены в виде одиночных линз. Конструкция компонентов и материалы, примененные в них (германий, флюорит), позволяют, как показал расчет, получить объектив с угловым полем зрения до 14^о при относительном отверстии до 1:1,1.

Недостатком объектива является малое относительное отверстие, что ограничивает его применение в современных тепловизионных приборах, и, кроме того, он работает в области спектра 2-5 мкм и не может работать в далекой ИК-области (8-13 мкм).

Наиболее близким по технической сущности к данному является линзовый светосильный объектив [2] который содержит два положительных компонента, первый из которых выполнен в виде одиночного мениска, обращенного вогнутостью к изображению, вогнутая поверхность выполнена асферической, а второй компонент выполнен в виде выпукло-плоской линзы. Выпуклая поверхность выполнена асферической, такое построение компонентов в сочетании с примененным в них материалом (германий) позволило получить объектив с высоким относительным отверстием 1:0,7 с полем зрения до 18^о, при фокусном расстоянии 50 мм. Объектив работает в области спектра 8-13 мкм.

Недостатком объектива является недостаточная коррекция аберраций. Так, для точки на оси фигура рассеяния лучей составляет 0,1 мм, а по полю доходит до 0,18 мм, что несколько сдерживает применение объектива в высокоразрешающих ИК-приборах. Кроме того, желательно несколько повысить относительное отверстие объектива.

Целью изобретения является создание линзового объектива с увеличенным относительным отверстием и улучшенным качеством изображения, предназначенного для использования его в высокоразрешающих ИК-приборах для обнаружения и опознавания тепловых объектов.

Цель достигается тем, что в объективе для инфракрасной области спектра, содержащем два положительных компонента, первый из которых выполнен в виде одиночного мениска, обращенного вогнутостью к изобретению, а второй в виде одиночной линзы, вторая поверхность первого и первая поверхность второго компонента выполнены асферическими, второй компонент выполнен в виде мениска, обращенного вогнутостью к изображению, при этом оптические силы первого и второго компонентов составляют порядка 0,4 и 1,1 оптической силы объектива соответственно.

На фиг. 1 приведена оптическая схема объектива; на фиг. 2-4 приведены графики остаточных аберраций объектива.

Объектив состоит из двух линз 1, 2. Первая линза 1 положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, вторая поверхность выполнена асферической с уравнением y² + z² 527,5x 25,64x² 0,021678x³ -0,050974x⁴, составляет первый компонент объектива.

Линза 2 выполнена в виде положительного мениска, обращенного вогнутостью к изображению, первая поверхность асферическая с уравнением y² + z² 271,27x + 2,428x² 0,65836x³ + +0,060802x⁴, составляет второй компонент объектива. Оба компонента выполнены из германия.

Такое выполнение компонентов в сочетании с примененным в них материалом (германия) позволило получить достаточно хорошую коррекцию аберраций по всему полю зрения во всей рабочей области спектра.

Объектив имеет следующие характеристики.

Фокусное расстояние 50 мк, относительное отверстие 1:0,68, угловое поле зрения 18^о. Объектив работает в области спектра 8-13 мкм.

Как видно из графиков остаточных аберраций, представленных на фиг. 2-4, объектив имеет хорошее качество изображения и может быть использован в современных высокоразрешающих тепловизионных приборах.

Формула изобретения

ОБЪЕКТИВ ДЛЯ ИНФРАКРАСНОЙ ОБЛАСТИ СПЕКТРА, содержащий два компанента, первый из которых положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, а второй положительная линза с передней выпуклой поверхностью, при этом обращенные одна к другой поверхности компонентов выполнены асферическими, отличающийся тем, что второй компонент выполнен в виде мениска, а оптические силы первого и второго компонентов составляют порядка 0,4 и 1,1 оптической силы объектива соответственно.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4