DD300765A7 - Hochleistungs- Teleobjektiv für den infraroten Spektralbereich - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft zwei Hochleistungs-Teleobjektive für die optischen Bereiche von 3 bis 5 My m und 8 bis 13 My m Wellenlänge, die insbesondere für Geräte nutzbar sind, die eine kompakte Bauart bei minimaler Masse aufweisen müssen. Ziel der Erfindung ist ein langbrennweitiges, leistungsfähiges Objektiv, das in den genannten Bereichen hohen Bildgüteanforderungen genügt. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Teleobjektiv für die o.g. optischen Bereiche mit einer relativen Öffnung 1:1,8 zu schaffen, das ein Objektfeld von 2 Sigma = 8 Grad vignettierungs- und verzeichnungsfrei abbildet. Seine Schnittweite soll größer und seine Länge kleiner als das 0,5fache seiner Brennweite sein. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe für zwei Hochleistungs-Teleobjektive dadurch gelöst, daß seine Glieder die in den Tabellen angegebenen Konstruktionsdaten aufweisen. Fig.1

Description

2. Hochleistungs-Teleobjektiv für den infraroten Spektralbereich von 3-8pm Wellenlänge, bestehend aus mehreren Linsengruppen, dadurch gekennzeichnet, daß im Objektivstrahlengang nacheinander vorgesehen sind eine erste Linsengruppe, bestehend aus einem ersten sammelnden Meniskus (1) und einem ersten zerstreuenden Meniskus (2), sowie eine zweite Linsengruppe, bestehend aus einem zweiten zerstreuenden Meniskus (3) und einem zweiten sammelnden Meniskus (4), und daß die Glieder des Objektives die in nachstehender Tabelle angegebenen Konstruktionsdaten aufweisen:

Radien in mm Distanzen und Lufträume Material

r, = 91,65 d, = 10 C2

r₂ = 203,58 I₁ = 5 Luft

r₃ = 281,72 d₂ = 7,5 C4

U = 112,67 I₂ = 45 Luft

r₅= 80,79 d₃= 6,3 C4

r₆= 54,60 I₃ = 5,2 Luft

T₁= 84,12 d₄= 7,2 C2 r₈=-148,11

s'= 99,3 f₀ = 180,2 λ =

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Die Erfindung betrifft zwei hochgeöffnete, chromatisch gut korrigierte langbrennweitige Hochleistungsobjektive für die optischen Bereiche von 3 bis δμητι und und 8 bis 13Mm Wellenlänge. Die vorgeschlagenen Objektive sind hoch belastbar und insbesondere für Geräte geeignet, die gut zu handhaben sein sollen und daher eine kompakte Bauart bei minimaler Masse aufweisen müssen.

In der Patentliteratur ist eine Vielzahl von Linsensystemen für Infrarotobjektive beschrieben, darunter ein „Mehrlinsiges Objektiv zur Verwendung im infraroten Spektralbereich" nach DE-OS 3320092 (G 02 B13/14). Dieses Objektiv besteht aus einem primären und einem sekundären Linsensystem, die beide mit Abstand auf einer gemeinsamen optischen Achse angeordnet und in einer gemeinsamen Halterung befestigt sind. Die Infrarotstrahlung tritt in das primäre Linsensystem ein, dn , nach Durchgang durch das sekundäre Linsensystem erzeugte reelle Bild liegt außorhalb des Objektivs. Das primäre Linsensystem ist ein Achromat, besitzt positive Brechkraft und besteht aus Material mit nur schwach temperaturabhängigem Brechungsindex. Das sekundäre Linsensystem besitzt ebenfalls positive Brechkraft und besteht aus einer Sammellinse und einer Zerstreuungslinse, wobei das Material der Sammellinse bezüglich des Brechungsindex schwach und das der Zerstreuungslinse stark temperaturabhängig ist. Der Nachteil dieses Objektivs besteht darin, daß die vorgesehenen Linsen geringe Dicken aufweisen, was Instabilität und insbesondere bei Belastung Bildverschlechterung zur Folge hat.

Ziel der Erfindung ist sin langbrennweitiges Teleobjektiv für den Infrarotbereich, das leistungsfähig ist und auch bei Belastung hohen Bildgüteanforderungen genügt. Das Teleobjektiv soll insbesondere in optischen Geräten mit kompakter Bauweise und geringer Masse nutzbar sein.

Aufgabe der Erfindung Ist os, ein Objektiv für den infreioton S^ktralborolch von 3 bis 5μηι und 8 bis 13μηι mit einer roiativon Öffnung 1:1,8 zu schaffen, das ein Objektfeld von 2v = iVvignnttiorungs- und vorzolchnungsfroi abbildet. Dabei sind die Linsenabmossungen unter Berücksichtigung der Eigenschaften des verwendoton Materials so auszuführen, daß auch untor

starken thermischen und mechanischen Einflüssen koino Verschlechterung der Bildgüte eintritt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe für ein Hochloistungs-Toloobjfiktiv für den infraroten Spoktralboreich von 3-5μηι Wellenlänge, bestehend aus mohroren Linsongruppen dadurch gelöst, daß die Glieder des Objektivos die im Patentanspruch 1

offenbarton Konstruktionsdaton aufweisen und für oin Hochleistungs-Toloobjoktiv für don infraroton Spektralbereich von 8-13μηι, bostehend aus mehreren Linsengruppen dadurch gelöst, daß die Glieder dos Objektives die im Patentanspruch 2 offenbarten Konstruktionsdaten aufwoisen.

Das Wesen dieser beiden konkret beschriebenen Objektive ist in den Brennwoiton-, Abstands-, Brechzahl- und Abbezahl· Verhältnissen, die für beide gleich sind, begründot. So besteht die erste Linsengruppe aus einem ersten sammelnden Meniskus mit einer normierten Brochkraft von 2,08 +/- 5%

und einem ersten zerstreuenden Meniskus mit einer auf den ersten sammelnden Meniskus bezogenen normierten Brochkraft von -0,75 +/- 6%, sowie einer zweiton Linsongruppe mit einem zweiten zerstreuenden Meniskus mit einer auf den ersten sammelnden Meniskus bezogenen normierten Brochkraft von -0,69 +/- 6% und einem zweiten sammelnden Meniskus mit einer auf den ersten sammelnden Meniskus bezogenen normierten Brechkraft von 0,86 +/- 4%. Die beiden Linsengruppon sind in Luft durch einen Abstand vom ungefähr 0,5fachen der Brennweite dos ersten sammelnden Meniskus getrennt. Die Br.chzahl der zerstreuenden Menisken ist das 0,88 +/- 7%fache der Brechkraft der sammelnden Menisken, und die Abbezahl der zerstreuenden Menisken ist das 0,62 +/- 6%fache der Abbezahl der sammelnden Menisken.

Die diesen Verhaltnissen entsprechenden orfindungsgemaßen Teleobjektive haben im wesentlichen den Vorteil, daß sie bei

hoher Leistungsfähigkeit den Anforderungen an eine hohe Bildgüte genügen und in don Infrarotbereichen 3 bis 5μηι und 8 bis 13μιη ein Objektfeld von 2 ν = 8° vignettierungs- und vorzeichnungsfrei abbilden. Die Bildgüte ist auch bei hoher Belastung gewährleistet. Woitoihin sind diese Hochleistungs-Teleobjektive für optische Geräte nutzbar, die geringe Baugröße und Masse habensollen.

Die Erfindung soll nachfolgend an zwei Ausführungsbüispielen näher erläutert worden. In der dazugehörigen Zeichnung zeigt

Fig. 1: die symbolische Darstellung der Linsenanordnung

Tab. 1: enthält die Daten für ein erstes und Tab. 2: für ein zweites Ausführungsheispiol.

In Figur 1 sind im Objektivstrahlongang nacheinander vorgesehen eine erste Linsengruppe, bestehend aus einem ersten

sammelnden Meniskus 1 und einem ersten zerstreuenden Meniskus 2 und eine zweite Linsengruppe, bestehend aus einem zweiten zerstreuenden Meniskus 3 und oinem zweiten sammelnden Meniskus 4.

Die erste Linsengruppe ist mit einer Brennweite vom 1- bis 1,5fachen der Objektivbrennweite f„ und die zweite Linsengruppe mit

einer Brennweite größer des 2,2fachen von f_o ausgeführt. Beide Linsengruppen sind durch Luft mit einem Abstand I₂ voneinander getrennt, der das 0,2- bis 0,27fache von f_o beträgt.

Für den Bereich 3 bis 5pm bestehen die Sammellinsen aus Silizium und die Zerstreuungslinsen aus einem Chalkogenidglas C2

mit einer Brechzahl von 2,804 bei einer Wellenlänge von 4μπι und einer Abbezahl von V₄ = 155.

Für den Bereich 8 bis 13μπι besteht der sammelnde Meniskus 1 aus Germanium oder C2. Der zerstreuende Meniskus 2 kann aus C2 oder einem Chalkogenidglas C4 gefertigt sein. Der zerstreuende Meniskus 3 besteht aus C4, der sammelnde Meniskus 4 aus C2. Dabei besitzt C4 eine Brechzahl von 2,603 für ΙΟμπι und eine Abbezahl V₁₀ = 108. Die Abbezahlen ergeben sich aus

worin V₄ und νιο die Abbezahlen bei den Wellenlängen 4 und 10 pm und n₃, n₄, n₅, n₈, n,_ound n₎₂ die Brechzahlen beiden Wellenlängen 3,4,5,8,10 und 12μηι bedeuten.

Die folgenden Tabellen enthalten die Angaben über Radien und Distanzen der brechenden Oberflächen sowie über Lufträume und Materialien für zwei Ausführungsbeispiele. Dabei ist das in Tabelle 1 beschriebene Objektiv für den Wellenlängenbereich von 3-5Mm und das in Tabelle 2 beschriebene Objektiv für den Wellenlängenbereich von 8-13pm vorgesehen.

Tabelle 1	Distanzen und Lufträume	8	Material
Radien in mm	d, =	6,9	Si
r, = 90,67	Ii =	7	Luft
r2 = 145,22	d2 =	38,1	C2
r3= 191,52	I2 =	6,3	Luft
r4= 96,14	d3 =	5	C2
r6= 97,11	la =	7,5	Luft
r6= 66,09	d4 =		Si
0 = 113,15		1/9,6
r8 = 205,61	f _		λ = 3-5 um
s' = 108,2

Tabelle 2 Radien in mm Distanzen und Lufträume Material

Π = 91,65 d, = 10 C2

r, = 203,58 I, = 5 Luft

r₃ = 281,72 d₂ = 7,5 C4

r₄= 112,67 I₂ = 45 Luft

r_B= 80,79 d₃= 6,3 C4

r_e= 54,60 I₃ = 5,2 Luft

r₇= 84,12 d₄= 7,2 C2

S'= 99,3 f₀ = 180,2 λ = 8-13μηι

Claims (1)

1. Hochleistungs-Teleobjektiv für den infraroten Spektralbereich von 3-5pm Wellenlänge, bestehend aus mehreren Linsengruppen, dadurch gekennzeichnet, daß im Objektivstrahlengang nacheinander vorgesehen sind eine erste Linsengruppe, bestehend aus einem ersten sammelndon Meniskus (1) und einem ersten zerstreuenden Meniskus (2), sowie eine zweite Linsengruppe, bestehend aus einem zweiten zerstreuenden Meniskus (3) und einem zweiten sammelnden Meniskus (4), und daß dio Glieder des Objektives die in nachstehender Tabelle angegebenen Konstruktionsdaton aufweisen:

Radien in mm Distanzen und Lufträume Material

r, = 90,67 d, = 8 Si

r₂ = 145,22 I₁ = 6,9 Luft

r₃ = 191.52 d₂= 7 C2

U = 96,14 I₂ = 38,1 Luft

r₆= 97,11 d₃= 6,3 C2

r₆ = 66,09 I₃ = 5 Luft

X₁ = 113,15 d₄= 7,5 ' Si

r₈ = 205,61

s' = 108,2 f₀ = 179,6 λ = 3-