DE2520194A1

DE2520194A1 - Infrarot-objektiv

Info

Publication number: DE2520194A1
Application number: DE19752520194
Authority: DE
Inventors: Brian Blandford; David Freeman
Original assignee: Rank Organization Ltd
Current assignee: Rank Organization Ltd
Priority date: 1974-05-06
Filing date: 1975-05-06
Publication date: 1975-11-27
Also published as: BE828771A; FR2270606B3; GB1451277A; FR2270606A1; NL7505186A; US3992078A

Description

R/276/HGA/RO/jg 2. Mai 1975

9634-75d)r.v.B/S
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 xm_f 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-

509848/0761

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

509848/0761

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.

Beispiel 1 Äquivalente Brennweite F =

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

Beispiel 2 Äquivalente Brennweite

Radien der Oberflächen Axiale Dicke und Luf tzwis chenraum

Linsenwerkstoff

R₁ + 666,67 R_p + 6666,67

(asphärisch)

R₃ + 277,78 R. + 6666,67

h.Bw.

3,41

104,40

4,07

56,33

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

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

509848/0761

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.

509848/0761

Claims

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.

509848/0761

Leerseite