DE2520194A1 - Infrarot-objektiv - Google Patents
Infrarot-objektivInfo
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- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
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- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
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Description
R/276/HGA/RO/jg 2. Mai 1975
9634-75d)r.v.B/S
GB-PA 1 9923/74
Piled: May 6th, 1974
GB-PA 1 9923/74
Piled: May 6th, 1974
Tlie Rank Organisation Limited, Millbank Tower, Millbank,
London SW1, England
Infrarot-Ob j ektiv
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Infrarot-Objektiv, insbesondere für den Spektralbereich zwischen 8 und 14 xmf mit
mehreren Gliedern aus Germanium.
Die für den infraroten Spektralbereich geeigneten Linsenwerkstoffe
sind im allgemeinen teuer. Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend im wesentlichen die Aufgabe zugrunde, ein
Objektiv für den infraroten Spektralbereich anzugeben, das sich durch einen einfachen Aufbau auszeichnet und trotzdem hervorragende
Eigenschaften aufweist.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 unter Schutz gestellte Erfindung gelöst.
Das vorliegende Infrarot-Objektiv besteht also aus einem vorderen und einem hinteren Glied aus jeweils einer einfachen
Germanium-Sammellinse. Der axiale Abstand S der beiden Glieder liegt zwischen 0,81" und 1,21", die rückwärtigen Flächen der
Glieder sind eben oder nach vorne konvex mit einem Krümmungs-
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radius, der größer ist als 1Oi1, und die Vorderflächen der Glieder
sind jeweils nach vorne konvex und haben Krümmungsradien, die kleiner sind als die der zugehörigen rückwärtigen Flächen.
Vorzugsweise liegen die Radien r^, r2, r~, r. der aufeinanderfolgenden
Oberflächen der linsenglieder zwischen 5 und 15F, zwischen 2 und 5F, zwischen 5OP und ex, bzw. zwischen 5Oi1 und Oc.
Alle Linsenoberflächen haben also eine nur verhältnismäßig schwache Krümmung, so daß sich die axiale Dicke der Glieder,
die vorzugsweise jeweils kleiner als 0,053? ist, sehr klein halten läßt und für das ganze Objektiv daher eine nur geringe
Menge an Germanium erforderlich ist.
Trotzdem kann zumindest im Spektralbereich zwischen 8 und 14 Jam bis zu Öffnungen von ]?:1 eine gute Farbkorrektur bei der
einen Uhendlich-Konjugation erreicht werden, insbesondere wegen
des großen Luftzwischenraumes zwischen den Elementen, der vorzugsweise zwischen 0,9? und 1,1I1 beträgt und gegebenenfalls einer
asphärischen Fläche, die sich vorzugsweise an der Hinterseite des vorderen Gliedes befindet. Wenn sich der vordere konjugierte
Punkt im Unendlichen befindet, liegt die Bildebene im Abstand zwischen 0,5F und 2F hinter dem hinteren Glied, d.h. die hintere
Brennweite des Objektives liegt zwischen 0,5? und 23?.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispieles eines IR-Objektivs gemäß der Erfindung, und
Figur 2 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Leistungsfähigkeit des vorliegenden Objektivs.
Im folgenden sind tabellarisch die Parameter zweier Ausführungsformen
eines Objektivs gemäß der Erfindung aufgeführt, dessen prinzipielle Konstruktion in Fig. 1 dargestellt ist. In
den Tabellen bedeuten R^, R2 usw. die Krümmungsradien der ron
vorne gezählten, aufeinanderfolgenden Linsenflächen. Das
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Pluszeichen bedeutet, daß die Oberfläche nach vorne hin konvex ist; d^ und d2 sind die axialen Dicken des vorderen bzw. hinteren
Linsengliedes und S ist der Abstand zwischen den beiden Gliedern.
Radien der Oberflächen Axiale Dicke und luftzwischenraum
linsenwerkstoff
L1 + 1025,64
(asphärisch)
+ 293,69
co
h.Bw.
3,37
104,80
4,67
66,23
Ge
Ge
Radien der Oberflächen Axiale Dicke und Luf tzwis chenraum
Linsenwerkstoff
R1 + 666,67 Rp + 6666,67
(asphärisch)
R3 + 277,78 R. + 6666,67
h.Bw.
3,41
104,40
4,07
56,33
Ge
Ge
(h.Bw. = hintere Brennweite) 509848/0761
Das Objektiv gemäß Beispiel 1 hat das Öffnungsverhältnis
,5 in einem Öffnungswinkel von insgesamt 8°. Die Bildfeldausdehnung
beträgt 0,13P.
Das Objektiv gemäß Beispiel 2 hat ein Öffnungsverhältnis ? = 1:1,0 in einem
feldaus dehnung beträgt
feldaus dehnung beträgt
von P = 1:1,0 in einem Gesichtsfeld von insgesamt 4°. Die BiId-
Bei beiden Beispielen ist die rückwärtige Pläche des vorderen Gliedes asphärisch bearbeitet. In Verbindung mit dem im
wesentlichen unveränderten LuftZwischenraum zwischen vorderem
und hinterem Glied (1,048P bei Beispiel 1 und 1,O44P bei Beispiel 2) ermöglicht es, die asphärische Oberfläche im infraroten
Spektralbereich zwischen 8 und 14 W& ausgezeichnete Leistungen
mit einer einfachen Konstruktion und einer sehr geringen Germaniummenge zu erreichen, wie aus Pig. 2 ersichtlich ist.
In Pig. 2 ist die Leistungsfähigkeit durch die sogenannte "Modulationsübertragungsfunktion (m.t.f.)" dargestellt, die in
jüngerer Zeit immer mehr zur Charakterisierung optischer Systeme verwendet wird und dem Prequenzgang eines elektrischen
Vierpols entspricht. Die Modulationsübertragungsfunktion ist das Verhältnis des Kontrasts im Bild zu dem im Objekt für eine
eindimensionale sinusförmige Intensitätsverteilung (entsprechend einem Gitter) in der Objektebene. Die "Frequenz", für die die
Ansprache oder Auflösung r bestimmt wird, ist der Kehrwert der Periode der Intensitätsverteilung und in Pig. 2 in Linien/mm,
bezogen auf die Bildebene angegeben.
In Pig. 2 zeigt die Kurve A die Modulationsübertragungsfunktion
für ein schmales paraxiales Bündel, während die Kurven S und T die Modulationsübertragungsfunktion für das ganze Gesichtsfeld
in sagittaler bzw. tangentialer Richtung angeben. Die Kurve D entspricht der prinzipiell durch die Beugung gesetzten
Grenze, die sich aus der Wellennatur der Strahlung und der Größe der Linsenöffnung ergibt. Die Kurve D entspricht also
der Modulationsübertragungsfunktion eines aberrationsfreien
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Objektivs des gleichen Öffnungsverhältnisses.
Das vorliegende Objektiv kann sowohl mit ebenem als auch
gekrümmtem Bildfeld und entweder als vollständiges optisches System oder als Teil eines Abtastsystems verwendet werden.
&ewünsentenfalls kann das Objektiv mit einem kleinen Korrekturglied
zur Bildfeldebnung verwendet werden.
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Claims (8)
- Patentansprüche■•■ν(j^Objektiv für den infraroten Spektralbereich mit mehreren Gliedern aus Germanium, dadurch gekennzeichnet, daß die Glieder aus einem vorderen und einem hinteren Glied in Form einfacher Sammellinsen bestehen; daß der axiale Abstand (S) dieser Linsen zwischen 0,8J1 und 1,23? beträgt, daß die rückwärtigen Oberflächen der linsen eben oder nach vorne konvex sind und einen Krümmungsradius, der größer als 1OJ? ist, haben; und daß die Vorderfläche jeder Linse nach vorne konvex ist und einen kleineren Krümmungsradius als die zugehörige rückwärtige Oberfläche hat.
- 2. Objektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius der vorderen Oberfläche des vorderen Gliedes zwischen 53? und 153? liegt und daß der Radius der vorderen Fläche des hinteren Gliedes zwischen 21? und 53? liegt.
- 3. Objektiv nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Radien der rückwärtigen Oberflächen des vorderen und hinteren Gliedes größer als 503?, vorzugsweise unendlich ist.
- 4. Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß S zwischen 0,9F und 1,13? ist.
- 5. Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet, daß die axialen Dicken des vorderen und hinteren Gliedes kleiner als 0,053? sind.
- 6. Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die hintere Bildweite für einen im Unendlichen liegenden vorderen konjugierten Punkt zwischen 0,53? und 23? liegt.5098.48/0761
- 7. Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Linsenoberfläche asphärisch ist.
- 8. Objektiv nach Anspruch 7, dadurch geke nnzeichnet, daß die rückwärtige Oberfläche des vorderen Gliedes asphärisch ist.509848/0761Leerseite
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