DD297520A5 - HIGH-OPEN IR WIDE LENS LENS WITH PICTORIAL TELECENTRIC LIGHT - Google Patents

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DD297520A5
DD297520A5 DD33203689A DD33203689A DD297520A5 DD 297520 A5 DD297520 A5 DD 297520A5 DD 33203689 A DD33203689 A DD 33203689A DD 33203689 A DD33203689 A DD 33203689A DD 297520 A5 DD297520 A5 DD 297520A5
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wide
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DD33203689A
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Juergen Noffke
Uwe Licht
Siegfried Bauer
Christian Dehmel
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Jenoptik Carl Zeiss Jena Gmbh,De
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein hochgeoeffnetes IR-Weitwinkelobjektiv mit bildseitig telezentrischem Strahlengang und ist wegen seiner hohen OEffnung besonders fuer Pyricons und pyroelektrische Sensoren geeignet. Weiterhin koennen in Verbindung mit Quantenempfaengern Objektstrukturen geringer Intensitaet uebertragen werden. Das erfindungsgemaesze IR-Weitwinkelobjektiv ist dadurch gekennzeichnet, dasz ein Duplet und eine daran anschlieszende Gruppe von zwei sammelnden Menisken, deren Woelbungen zueinander zeigend angeordnet sind, vorhanden sind, dasz das Duplet eine schwach positive bis negative Brechkraft aufweist, wobei die Brennweite groeszer als das 3,5fache der Objektivbrennweite ist, und dasz die Gruppe eine Brennweite vom 0,7- bis 1,1fachen der Objektivbrennweite besitzt. Fig. 1{Duplet, hochgeoeffnetes; IR-Weitwinkelobjektiv; Menisken; Objektivbrennweite; Objektstrukturen; Pyricons; Quantenempfaenger; Sensoren; telezentrischer Strahlengang}The invention relates to a highly open IR wide-angle lens with image-side telecentric beam path and is particularly suitable for Pyricons and pyroelectric sensors because of its high OEffnung. Furthermore, object structures of low intensity can be transmitted in conjunction with quantum receivers. The wide-angle IR lens of the present invention is characterized in that there are a doublet and a subsequent group of two collecting menisci whose vieves are arranged facing each other so that the doublet has a weak positive to negative refractive power, the focal length being greater than that of FIG 5 times the lens focal length, and that the group has a focal length of 0.7 to 1.1 times the lens focal length. Fig. 1 {Duplet, up-opened; IR wide-angle lens; menisci; Lens focal length; Object structures; Pyricons; Quantenempfaenger; sensors; telecentric beam path}

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein hochgeöffnetes IR-Weitwinkelobjektiv mit bildseitig telezentrischem Strahlengang und ist wegen seiner hohen Öffnung besonders für Pyricons und pyroelektrische Sensoren geeignet. Weiterhin können in Verbindung mit Quantenempfängern Objektstrukturen geringer Intensität übertragen werden.The invention relates to a high-open IR wide-angle lens with image-side telecentric beam path and is particularly suitable for Pyricons and pyroelectric sensors because of its high opening. Furthermore, object structures of low intensity can be transmitted in conjunction with quantum receivers.

Charakteristik des bekannten Standet der TechnikCharacteristic of the known state of the art

In der Patentliteratur und den Fachzeitschriften sind verschiedenartige IR-Weitwinkelobjektive beschrieben.Various types of wide-angle IR lenses are described in the patent literature and the technical journals.

In der Firmenschrift zum IR-Objektiv Irtal 0,7/18: 2σ = 45°, Firma Rank Organisation, GB wird darauf hingewiesen, daß die hohe Bildleistung nicht für das volle Bildfeld erreicht wird. Zudem ist bei diesem Objektiv sowie den IR-Objektiven RGG-00.5V: 0,7/25, 2σ = 41°,Firma Research Optical SystemsGroup>indDallmeyer0,8/25:2o = 40°, Firma Dallmeyer Optics, GB ein relativ kleiner Feldwinkol realisiert und sie besitzen auch keinen bildseitig telezentrischen Hauptstrahlengang, so daß es bei unterschiedlichen Objektpunkten mit gleicher Intensität zu unterschiedlichen Intensitäten am Empfänger kommt.In the company brochure on IR lens Irtal 0.7 / 18: 2σ = 45 °, Rank Organization, UK, it is pointed out that the high image performance is not achieved for the full field of view. In addition, this lens and the IR lenses RGG-00.5V: 0.7 / 25, 2σ = 41 °, Research Optical SystemsGroup> indDallmeyer0.8 / 25: 2o = 40 °, Dallmeyer Optics, GB is a relatively smaller Field angle realized and they also have no image side telecentric main beam path, so that it comes at different object points with the same intensity to different intensities at the receiver.

Aus der Patentliteratur sind weitere hochgeöffnete IR-Objektive für den Wärmebildbereich bekannt, dabei ist das in der ) IM: I C CJE BIA beschriebene lystem nur bis σ = 20° nutzbar, hat eine Schnittweite s' < 0,6f und besitzt keinen bildseitig telezentrischen Hauptstrahlengang. Das in der US-PS 4452954 angegebene IR-Objektiv ist zwar für ein Objektfeld 2σ = 60° nutzbar, es weist aber nur ein Öffnungsverhältnis 1:3,0 und eine kurze Schnittweite auf.From the patent literature further highly opened IR lenses for the thermal imaging area are known, while the system described in the IM: IC CJE BIA can only be used up to σ = 20 °, has a focal length s' <0.6f and has no image-side telecentric main beam path , Although the IR objective specified in US Pat. No. 4,452,954 can be used for an object field 2σ = 60 °, it only has an aperture ratio of 1: 3.0 and a short focal length.

Foto-Weitwinkelobjektive besitzen eine geringere als die geforderte Öffnung und sind nicht vignettierungsfrei. Da sie zu dem kein Abschlußfenster vor der Empfängerfläche haben, können ihre bildseitigen Hauptstrahlwinkel groß sein. Als Beispiel sei die DE-PS 2160628 angeführt, wo ein System mit einem Öffnungsverhältnis 1:1,4 und einem Objektfeld 2σ = 63° angegeben ist.Wide-angle photo lenses have a smaller opening than the required aperture and are not vignetting-free. Since they have no closure window in front of the receiver surface, their image-side main beam angles can be large. As an example, DE-PS 2160628 is cited, where a system with an aperture ratio 1: 1.4 and an object field 2σ = 63 ° is specified.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist ein IR-Weitwinkelobjektiv für den Spektralbereich 3 bis 5μΐη oder 8 bis 14μηη mit einem Objektfeld von 2σ = 60° bei einer Öffnungszahl K < 1,0. Das Objektiv soll in seiner Herstellung technologisch einfach zu beherrschen sein.The aim of the invention is an IR wide-angle lens for the spectral range 3 to 5μΐη or 8 to 14μηη with an object field of 2σ = 60 ° at an opening number K <1.0. The lens should be technologically easy to master in its production.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neue konstruktive Lösung für ein IR-Weitwinkelobjektiv vorzuschlagen, wobei ein hoher Kontrast bis zu 10Lp/mm realisiert werden kann und es gleichzeitig zu keiner vom Einfallswinkel der Strahlung abhängigen Intensitätsänderung kommt.The invention has for its object to propose a new constructive solution for an IR wide-angle lens, with a high contrast up to 10Lp / mm can be realized and at the same time there is no intensity change dependent on the angle of incidence of the radiation.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein hochgeöffnetes IR-Weitwinkelobjektiv, bestehend aus vier oder fünf Linsen, gelöst, wobei die vom Objekt aus ersten zwei oder drei Linsen ein Duplet bilden, an das sich eine Gruppe von zwei sammelnden Menisken anschließt, wobei deren Wölbungen zueinander zeigend angeordnet sind. Das Duplet besteht aus einem sammelnden Meniskus und einer Negativlinse bzw. einem zerstreuend wirkenden Ansprengglied. Das Duplet besitzt eine schwach positive bisAccording to the invention, the object is achieved by a high-open IR wide-angle lens, consisting of four or five lenses, wherein the object of the first two or three lenses form a Duplet, which is followed by a group of two collecting menisci, showing their curvatures facing each other are arranged. The Duplet consists of a collecting meniscus and a negative lens or a dissipative-acting Ansprengglied. The Duplet has a weak positive to

negative Brechkraft, wobei die Brennweite größer als das 3,6fache der Objektivbrennweite ist, während der Sammellinse desnegative refractive power, where the focal length is greater than 3.6 times the lens focal length, while the convergent lens of

Duplets eine Brennweite vom 1,8fachen und die Negativlinse bzw. Ansprenggruppe eine negative Brennweite des Betrages vomDuplets a focal length of 1.8 times and the negative lens or Ansprenggruppe a negative focal length of the amount of

0,9fachen bis zum 4,5fachen der Objektivbrennweite besitzen.0.9 times up to 4.5 times the lens focal length possess.

Die aus den beiden Menisken bestehende Gruppe besitzt eine Brennweite vom 0,7fachen bis 1,1 fachen der Objektivbrennweite.The group consisting of the two meniscuses has a focal length of 0.7 times to 1.1 times the lens focal length. Dabei haben die Menisken jeweils eine Brennweite des 1,2fachen bis 3fachen der Objektivbrennweite. Diese Gruppe hat nebenThe menisci each have a focal length of 1.2 times to 3 times the lens focal length. This group has beside

ihrer sammelnden Wirkung vor dem die Aufgabe, die bildseitige Telezentrie der Hauptstrahlen zu erzeugen. Zur Realisierungeiner möglichst langen Schnittweite ist die bildseitige Meniskuslinse vorzugsweise aus einem hochbrechenden Medium wie z. B.their collecting effect before the task of generating the image-side telecentricity of the main rays. To realize the longest possible cutting width, the image-side meniscus lens is preferably made of a high refractive medium such. B.

Germanium, Silizium oder Galliumarsenid herzustellen.Germanium, silicon or gallium arsenide. Die notwendigen Konstruktionsdaten für jeweils ein erfindungsgemäßes Objektiv sind in den Tabellen 1 bis 3 angegeben.The necessary design data for a respective objective according to the invention are given in Tables 1 to 3. Ausführungsbeispieleembodiments

Die Erfindung soll anhand von Zeichnungen und den dazugehörigen Konstruktionsdaten näher erläutert werden. Es zeigt dabei dieThe invention will be explained in more detail with reference to drawings and the associated design data. It shows the

Fig. 1: das Schnittbild eines erfindungsgemäßen Objektives mit vier Linsen und Fig. 2: das Schnittbild eines erfindungsgemäßen Objektives mit fünf Linsen.1: the sectional view of an objective according to the invention with four lenses, and FIG. 2: the sectional view of an objective according to the invention with five lenses.

In den Tabellen 1 bis 3 sind die Radien, Distanzen und Medien von einigen Ausführungsbeispielen angegeben. Alle Beispiele wurden für ein 1 mm dickes Empfängerfenster aus Germanium gerechnet. Die mit IG 2 bis IG 6 bezeichneten Medien sind Chalkogenidgläser des VEB Jenaer Glaswerk.In Tables 1 to 3 are given the radii, distances and media of some embodiments. All examples were calculated for a 1 mm thick germanium receiver window. The media designated IG 2 to IG 6 are chalcogenide glasses of the VEB Jenaer Glaswerk.

Tabelle 1Table 1 Radien in mmRadii in mm

Distanzen und Lufträume in mmDistances and air spaces in mm

Mediummedium

r,= 42,06r, = 42.06 Tabelle 2Table 2 Radien in mmRadii in mm Tabelle 3Table 3 Radien in mmRadii in mm d, = 2,0d, = 2.0 IG 6IG 6 r2 = 180,84r 2 = 180.84 I, =5,27I, = 5.27 Luftair r3=- ((,39r 3 = - ((, 39 r,= 19,34r, = 19.34 d2 = 2,75d 2 = 2.75 IG 2IG 2 r4 =-13,26r 4 = -13.26 T2= 41,26T 2 = 41.26 I1 = 2,94I 1 = 2.94 Luftair r6 =-41,20r 6 = -41.20 r3=- 9,23r 3 = - 9.23 d3 = 4,0d 3 = 4.0 IG 3IG 3 r„ =-21,36r "= -21.36 r4 = 44,46r 4 = 44.46 I3 =0,04I 3 = 0.04 Luftair r,= 16,52r, = 16.52 r6 =-16,41r 6 = -16.41 d4 = 2,75d 4 = 2.75 GaAsGaAs r8= 27,23r 8 = 27.23 re =-44,48r e = -44.48 P = 10mm s' =P = 10mm s' = r, =-16,99r, = -16.99 8,1mm 2σ = 6Ο°8,1mm 2σ = 6Ο ° λ = 8-14μπιλ = 8-14μπι rg= 15,87r g = 15.87 re= 22,38r e = 22.38 Distanzen undDistances and Mediummedium P = 10mm s' =P = 10mm s' = Lufträume in mmAirspaces in mm d, = 1,6d, = 1.6 !G β! G β Ii =5,21Ii = 5.21 Luftair d2 = 1,6d 2 = 1.6 GaAsGaAs d3 = 4,0d 3 = 4.0 IG 6IG 6 I2 =0,58I 2 = 0.58 Luftair d4 = 3,37d 4 = 3.37 IG 3IG 3 I3 =0,08I 3 = 0.08 Luftair d6 = 2,0d 6 = 2.0 SiSi 8,9mm 2σ = 60°8.9mm 2σ = 60 ° λ = 8-14pmλ = 8-14pm Distanzen undDistances and Mediummedium Lufträume in mmAirspaces in mm

r, = 35,35 r2= 81,37 r3=- 9,16 r4 =-14,04 re =-35,94 re =-22,76 X-,= 16,17 re= 25,32 P = 10mmr, = 35.35 r 2 = 81.37 r 3 = - 9.16 r 4 = -14.04 r e = -35.94 r e = -22.76 X -, = 16.17 r e = 25.32 P = 10mm

d, = 1,44d, = 1.44

11 =5,85 d2 = 3,341 1 = 5.85 d 2 = 3.34

12 =3,74 d3 = 2,391 2 = 3.74 d 3 = 2.39

13 =0,08 d4 = 2,221 3 = 0.08 d 4 = 2.22

s' = 8,14inms' = 8,14inm

==

SiSi

Luftair

GaAsGaAs

Luftair

SiSi

Luftair

SiSi

3-5 pm3-5 pm

Claims (6)

1. Hochgeöffnetes IR-Weitwinkelobjektiv mit bildseitig telezentrischem Strahlengang, gekennzeichnet dadurch, daß ein Duplet und eine daran anschließende Gruppe von zwei sammelnden Menisken, deren Wölbungen zueinander zeigend angeordnet sind, vorhanden sind, daß das Duplet eine schwach positive bis negative Brechkraft aufweist, wobei die Brennweite größer als das 3,5fache der Objektivbrennweite ist, und daß die Gruppe eine Brennweite vom 0,7-bis 1,1 fachen der Objektivbrennweite besitzt.1. High-open IR wide-angle lens with image-side telecentric beam path, characterized in that a doublet and an adjoining group of two collecting menisci whose arches are arranged facing each other, are present, that the Duplet has a weak positive to negative refractive power, said Focal length is greater than 3.5 times the lens focal length, and that the group has a focal length of 0.7 to 1.1 times the lens focal length. 2. Hochgeöffnetes IR-Weitwinkelobjektiv nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Duplet aus einem sammelnden Meniskus und einer Negativlinse besteht, wobei der Meniskus eine Brennweite vom 1,8fachen und die Negativlinse eine negative Brennweite des Betrages vom 0,9- bis zum 4,5fachen der Objektivbrennweite besitzt.2. High-open IR wide-angle lens according to claim 1, characterized in that the Duplet consists of a collecting meniscus and a negative lens, wherein the meniscus has a focal length of 1.8 times and the negative lens a negative focal length of the amount from 0.9 to 4 5 times the lens focal length. 3. Hochgeöffnetes IR-Weitwinkelobjektiv nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch die in der Tabelle 1 angegebenen Konstruktionsdaten.3. High-open IR wide-angle lens according to claim 1 and 2, characterized by the design data given in Table 1. 4. Hochgeöffnetes IR-Weitwinkelobjektiv nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch die in der Tabelle 3 angegebenen Konstruktionsdaten.4. High-open IR wide-angle lens according to claim 1 and 2, characterized by the design data given in Table 3. 5. Hochgeöffnetes IR-Weitwinkelobjektiv nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Duplet aus einem sammelnden Meniskus und einer zerstreuend wirkenden Ansprenggruppe besteht.5. High-open IR wide-angle lens according to claim 1, characterized in that the Duplet consists of a collecting meniscus and a dispersing acting Ansprenggruppe. 6. Hochgeöffnetes IR-Weitwinkelobjektiv nach Anspruch 1 und 5, gekennzeichnet durch die in der Tabelle 2 angegebenen Konstruktionsdaten.6. High-open IR wide-angle lens according to claim 1 and 5, characterized by the design data given in Table 2.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5940224A (en) * 1998-03-16 1999-08-17 Nikon Corporation Wide band infrared camera lens systems

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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