NO822299L - Afokalt teleskop. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår afokale teleskoper.

Fremkomsten av langtrekkende eller langsiktige, infrarøde systemer med høy ytelse (vanligvis kjent under bokstavordet FLIR) har ført til et behov for afokale teleskoper som har høy ytelse og er egnet for bruk sammen med FLIR-systemet. Forskjellige former for sådanne teleskoper'

er blitt foreslått tidligere, men det praktiske krav til kompakthet (dvs. kort total lengde) og et vidt synsfelt i teleskopets billedrom (dvs. avsøkerrom) har pålagt et behov for lave felt- og pupillaberrasjoner.

For å oppnå dette, er det nødvendig med et teleskop-system som har høy ytelse og omfatter en okularlinse som frembringer lave felt- og pupillaberrasjoner, og komplemen-tære objektivlinser.

Ifølge oppfinnelsen er det tilveiebragt et afokalt teleskop omfattende et objektivsystem og et okularsystem som har en felles optisk akse, idet objektivsystemet er innrettet til å motta stråling i det infrarøde bølgebånd fra en fjerntliggende scene og å danne et reelt bilde av denne inne i teleskopet, idet okularsystemet er innrettet til å motta stråling fra det nevnte bilde og å tilveiebringe et forstørret bilde av scenen ved en reell pupill, hvor okularsystemet er dannet av en triplett av tre styrkede (engelsk: powered) linseelementer av hvilke to har positiv styrke (positively powered) , idet okular-linseelementet nær objektivsystemet har negativ styrke og har en konkav brytningsflate mot objektivsystemet og en konveks brytningsflate på avstand fra objektivsystemet, idet den konvekse flate er adskilt fra den tilgrensende brytningsflate av triplettens sentrale linseelement med et luftrom som i den aksiale retning er i hovedsaken lik null på den nevnte akse og som gradvis øker i størrelse etter hvert som avstanden bort fra aksen øker.

Okularsystemets linseelementer er fortrinnsvis

uten asfæriske brytningsflater, slik at det er optisk og mekanisk enkelt. Med fire brytningsflater som er i hovedsaken sfæriske, og to brytningsflater som er i hovedsaken sfæriske eller plane, er linseelementene lette å fremstille.

Teleskopet kan videre anordnes med sitt reelle bilde liggende på eller nær den okular-brytningsflate som er beliggende lengst fra utgangspupillen, hvilket kan være fordelaktig.

Ved å forsyne det sentrale okularlinseelement med en bikonveks form og ved at alle linseelement-sentertykkelser er små, maksimeres transmisjonen og benyttet linseelementmateriale minimeres. På grunn av at okularsystemet kan konstrueres med lave felt- og pupillaberrasjoner, kan det knyttes til mange forskjellige objektivsystemer, enten brytende eller reflekterende, for å tilveiebringe et kompakt, afokalt teleskop med høy ytelse.

Ett eller flere av okularets linseelementer kan

være forsynt med asfæriske brytningsflater for å forbedre pupillkontrollen ytterligere og med den mulige effekt å minimere overdimensjonering av objektivsystemet. Sådanne forbedringer er imidlertid av liten betydning og oppnås med betydelig økning i omkostning for fremstilling av asfæriske flater, selv der hvor disse, slik som i det foreliggende tilfelle, kan ha høy avbøyning og lav toleranse.

Alle tre okularsystem-linseelementer kan være av germanium som har en brytningsindeks på 4,003 og en V-verdi på 1182 og har et nyttig spektralpassbånd i bølgelengdeområdet 8-13<y>m. Alternativt kan alle tre linseelementer være fremstilt av silicium som har en brytningsindeks på 3,425 og en V-verdi på 524 og har et nyttig spektralpassbånd i det infraføde bølgelengdeområde 3,5 ym. Alle tre linseelementer er fortrinnsvis fremstilt av det samme materiale og av et materiale som har en høy brytningsindeks og V-verdi. For å variere balansen og graden av korreksjon av feltaberrasjoner, er det imidlertid mulig å variere valget av optiske materialer som benyttes for de tre okularlinseelementer.

Sentertykkelsen av okularlinseelementet nærmest det reelle bildel, er fortrinnsvis stor, men ikke slik at den gjør dette linseelement positivt i styrke, og dets krumningsradier kan varieres i forbindelse med alle linseelement-krumningsradier på en slik måte at det tilveiebringes et forskjellig synsfelt i avsøkerrommet.

Det midlere eller sentrale okularlinseelement

som har positiv styrke, kan anta én av fem bøynings- eller krumningsformer, idet disse er konkavkonveks med den konkave flate vendende mot eller bort fra det reelle bilde, plan-konveks med den plane flate nærmest eller lengst fra det reelle bilde, og bikonveks. Når okularsystemet benyttes sammen med hver av det midlere linseelements former, tilveiebringer okularsystemet en noe forskjellig balanse og grad av korreksjon av felt- og pupillaberrasjoner. Spesielt når okularsystemet benyttes sammen med den bikonvekse form E?å

det midlere linseelement, kan systemet kreve mindre optisk materiale (dvs. linseelementkrumninger er små og akkumula-sjon av linseelement-sentertykkelser er liten). Okularsystemet har derfor lave omkostninger og høy transmisjon samtidig som lave felt- og pupillaberasjoner bibeholdes.

Det okularlinseelement som ligger lengst fra objektivsystemet, kan også anta en av de samme fem bøynings-former som beskrevet for det sentrale okularlinseelement.

I det tilfelle at brytningsflaten nær utgangspupillen i billedrommet er plan eller nesten plan, er det imidlertid å foretrekke at den er dekket av et antirefleksjonsbelegg,

såsom det som markedsføres av Barr&Stroud Limited under betegnelsen ARG3 hvis egenskaper er høy transmisjon, gjennomsnitt over 7,5-11,5 ym ^ 98% ved 20°C, og lav refleksjon, gjennomsnitt over 8,0-11,5 ym#r 0,2% ved 20°C. Selvsagt kan hver overflate av de tre okularlinseelementer være belagt på lignende måte for å unngå eller redusere uønskede reflek-sjoner.

De to luftrom mellom de tre okularlinseelementer

kan varieres, men for oppnåelse av kompakthet gjøres de to luftrom så små som det er akseptabelt for fremstilling, og dette er grunnen til at okularsystemet benevnes som en "triplett". Det reelle bildes avstand fra det nærmeste linseelement kan også reduseres slik at det reelle bilde i sin helhet eller delvis ligger nær eller på dette linseelements konkave overflate. Det reelle bilde kan fullstendig eller delvis ligge inne i det nærmeste linseelement i okularsystemet.

Et særtrekk ved okularsystemet er at det kan optimeres for å passe for et spesielt objektivsystem, og objektivsystemet kan da, uten å endre okularsystemet helt eller delvis, endres på en slik måte at teleskopets paraksiale forstørrelse og fokus holder seg nesten konstant. Dette kan være særlig nyttig når valget av objektivsystemmaterialer kan varieres som følge av sådanne faktorer som omkostning, risiko eller ytelsesvariasjoner. Okularsystemet og et komplementært objektivsystem, såsom et toelements, akromatisk telefoto-objektivlinsesystem, kan også optimeres for å tilveiebringe tilnærmet diffraksjonsbegrenset, optisk ytelse over hele synsfeltet, idet det primære objektivlinseeleménts klare åpningsdiameter er bare noe større enn den som kreves av aksialfelt-strålebunten, og luftrommet mellom objektivsystemet og okularsystemet er rikelig for å tillate innføring av andre linsegrupper, slik at teleskopet forsynes med multip-pelsynsf eltevne. D~et ér verdt" å bemerke" at multippelsynsfelt-evne kan oppnås ved innføring av en ekstra linsegruppe og uten å forstyrre de opprinnelige enkeltsynsfelt-linseelementer. Dette tillater nøyaktig aksial innretting av den opprinnelige synsfeltoptikk.

Okularsystemet kan typisk tilveiebringe diffraksjonsbegrenset bildedannelse ved en utgangspupill i avsøkerrommet. Utgangspupillen kan enten ha liten diameter og stort synsfelt eller stor diameter og lite synsfelt, f.eks. 11 mm diameter og 72° synsfelt, eller 15 mm diameter og 46° synsfelt. Okularsystemet kan også være gradert for å gi rom for forskjellige pupilldiametre, men konstant synsfelt.

Det finnes mange forskjellige objektivlinsesystemer sammen med hvilke okularsystemet kan benyttes for å gi forskjellige teleskoptyper av hvilke de følgende utgjør eksempler: a) Akromatiserte og ikke-akromatiserte, infrarøde teleskoper med liten og stor forstørrelse. b) Infrarøde teleskoper med dobbelt-, trippel- og multippel-synsfelt hvor de forskjellige synsfelter frembringes ved

innføring, fjerning, eller utskiftning av linsegrupper.

c) Infrarøde, kontinuerlige zoom-teleskoper.

d) Sammensatte, infrarøde teleskoper som inneholder minst to teleskoper av hvilke det ene kan være som beskrevet

under b) og c).

e) Hvilket som helst av de forannevnte systemer a), b), c)

og d) hvor et vilkårlig antall refleksjons- eller

brytningsflater har hvilken som helst overflateform, f.eks. plan, sfærisk, asfærisk, torisk, etc.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende i forbindélse med utførelseseksempler under henvisning til tegningene, der fig. 1 skjematisk illustrerer et afokalt dobbeltfelt-teleskop, idet de to forstørrelsesmodi for klar-hetens skyld er vist separat, og fig. 2 illustrerer okularsystemet i teleskopet på fig. 1 sammen med de tillatte variasjoner av krumningsformer av systemets linseelementer. Som vist på fig. 1, er et dobbeltsynsfelt-refraktorteleskop 20 dannet av et objektivsystem 21 med stor forstørrelse og et okularsystem 23 som er innrettet på en felles optisk akse 19. Et objektivsystem 22 med liten forstørrelse er anordnet på

en slik måte at det kan innrettes på den felles optiske akse 19 mellom objektivsystemet 21 med stor forstørrelse og okularsystemet 23. Teleskopet 20 er av den afokale refraktortype,

og i den ene eller den andre stilling av systemet 22 med liten forstørrelse danner teleskopet et reelt bilde 24 av stråling som kommer inn i teleskopet fra et objektrom 17. Objektivsystemet 21 med stor forstørrelse er av svak telefototype og er dannet av. et primærlinseelement H og et sekundærlinseelement G, idet sistnevnte har negativ styrke (dvs. er divergerende)

og fargekorrigerende, mens det førstnevnte (H) har positiv styrke (dvs. er konvergerende). Elementet G har brytningsflater 13, 14, og elementet H har brytningsflater 15, 16. Systemet 22 med liten forstørrelse er dannet av tre linseelementer D, E, F av hvilke elementene D og F har negativ styrke med respektive brytningsflater 7, 8 og 11, 12, og elementet E har positiv styrke med brytningsflater 9, 10. Okularsystemet 23 er dannet av tre linseelementer A, B, C

av hvilke elementene A og B har positiv styrke med respektive brytningsflater 1, 2 og 3, 4, og elementet C har negativ

styrke med brytningsflater 5 og 6. Elementene A, B og C danner tilsammen et system med fast fokus, elementene D,

E og F danner tilsammen et system med fast fokus og elementene G og H danner tilsammen et system med fast fokus, slik at objektivsystemet 21 som har stor forstørrelse, enten mottar strålebunter fra en inngangspupill som har stor diameter og er dannet i objektrommet 17, og innvendig danner et invertert, reelt bilde 24 når systemet 22 med liten for-størrelse er uvirksomt, eller, når systemet 22 med liten forstørrelse er virksomt, mottar strålebunter som kommer fra objektrommet 17 og danner en inngangspupill med liten diameter inne i teleskopet (dvs. virtuell pupill) som systemet med liten forstørrelse samler og innvendig danner et invertert, reelt bilde 24. De to reelle bilder 24 er identiske bortsett fra små optiske aberrasjonsforskjeller,

og de to utgangsstrålebunter samles av okularsystemet 23

som tilveiebringer bunter av parallelle stråler for å danne en utgangspupill 0 i et billedrom 18, idet buntene av parallelle stråler i billedrommet 18 er identiske bortsett fra små optiske aberrasjonsforskjeller. Den optiske styrke av og avstanden mellom de forskjellige linseelementer A, B, C, D, E, F, G, H er anordnet slik at bildet 24 i modusen med stor forsterkning ligger mellom brytningsflåtene 5 og 13, og i modusen liten forsterkning ligger mellom brytningsflåtene 5 og 7.

Brytningsflåtene 1-6 og 8-16 er i hovedsaken sfæriske, dvs. dersom de ikke er fullstendig sfæriske er de "sfæriske" innenfor teknikkens betydning, mens flaten 7 har en flat eller plan profil.

Teleskopet 20 er konstruert for bruk i det infrarøde bølgelengdeområde (dvs. 3-13 pm), og linseelementenes bryt-jningsindekser er følgelig forholdsvis store, men for å tilveiebringe tilstrekkelig høy optisk ytelse er linseelementet G fargekorrigerende, og det har negativ styrke og en lavere brytningsindeks enn elementet H. For området 8-13 ym oppnås dette ved å fremstille linseelementene A, B, C, D, E, F og H av germanium hvis brytningsindeks er 4,00322, og linseele- u mentet G av Barr&Stroud Type 1 chalkogenidglass hvis brytningsindeks er 2,49158 målt ved en bølgelengde på 10 ym og ved en temperatur på 20°C. I dette tilfelle har elementet G en spredningsevne, eller V-verdi, på 152, hvor V-verdien

er definert som forholdet mellom brytningsindeksen ved 10,0 ym minus 1 og brytningsindeksen ved 8,5yw-m minus brytningsindeksen ved 11,5^m. Når disse materialer, som er egnet for antirefleksjonsbelegg, er antirefleksjonsbelagt, tilveiebringer de et teleskop med minst 65% transmisjon, i begge forstørrelsesmodi, av innfallende stråling i området 8,5-11,5

Linseelementet G er fortrinnsvis bevegelig langs den optiske akse 19, mens de andre linseelementer A, B, C, D, . E, F og H ikke er bevegelige, og dette tillater kompensasjon av teleskopet mot bevegelser i stillingen av bildet 24, forår-saket av omgivelsestemperaturendringer som typisk ligger i området -10°C til +50°C. For en fiksert posisjon av bildet 24 kan videre teleskopet ved bevegelse av elementet G fokuse-res på fjerntliggende objekter, typisk innenfor området 100 m til uendelig for høyforsterkningsmodusen og 25 m til uendelig for lavforsterkningsmodusen.

Et eksempel på teleskopet 20 er angitt i tabellene

I og II hvor krumningsradien av hver brytningsflate er gitt sammen med åpningsdiameteren av hver flate og av pupillen 0, hvis posisjon benyttes som et nullpunkt fra hvilket adskillelsen av suksessive brytningsflater er angitt, sammen med beskaffenheten av det materiale som gjelder for et sådant adskillelsesintervall. Således har f.eks. flaten 15 en krumningsradius på -269,04 mm, idet minustegnet angir at krumningssenteret ligger på høyre side av flaten 15; den er adskilt med et luftrom på 47,29 mm fra den foregående flate, nr. 14, i retning av pupillen 0; den har en åpningsdiameter på 127,69 mm; og den er adskilt fra den etterfølgende flate, nr. 16, med en avstand på 11,35 mm i germanium. Tabell I angir detaljer ved teleskopet 20 når det er i høyforstørrel-sesmodusen, og Tabell II angir detaljer ved teleskopet 20 når det er i lavforstørrelsesmodusen. Det vil innses at summen av alle adskillelsene i Tabell I er lik summen av alle adskillelsene i Tabell II. De tilnærmede koordinater for dreiepunktet X ligger 13 2,06 mm fra pupillen 0 langs den optiske akse 19 (til venstre) og 6,00 mm normalt på den optiske akse (nedover).

Dette teleskop frembringer en høy forstørrelse på 11,5 ganger (X 11,5) og en lav forstørrelse på 4,0 ganger (X 4,0) og har i høyforstørrelsesmodusen et internt f-tall på 1,33 i luftrommet mellom linseelementene G og H. Farge-korreksjonen opprettholdes over området 8 , 5-11 , 5 /*-m, og med elementet G bevegelig er fokusering tilgjengelig i høyfor-størrelsesmodusen over området fra 100 m til uendelig og i lavforstørrelsesmodusen over området fra 25 m til uendelig,

og varmekompensasjon er tilgjengelig i begge forstørrelses-modi over området -10°C - +50°C med minimal forringelse i total ytelse. Dersom ytelsesforringelsen er akseptabel, kan fokuseringsområdet i høyforstørrelses- og lavforstørrelses-modusene for praktiske formål økes til henholdsvis 40 meter til uendelig og 10 meter til uendelig, og i begge forstørrel-sesmodi kan området for varmekompensasjon økes til -40°C - +70°C. Spesielle verdier av bildekvalitet for dette teleskop er gitt i tabellene III og IV, idet den førstnevnte tilveiebringer data som angår høyforstørrelsesmodusen ved fokusering på en avstand på ca. 10 00 meter, og sistnevnte tilveiebringer data som angår lavforstørrelsesmodusen ved fokusering på en avstand på ca. 550 meter.

Når det beskrevne teleskop befinner seg i høyforstør-relsesmodusen, tilveiebringer det høy ytelse over hele synsfeltet med en primærobjektiv-åpningsdiameter som er forstørret med bare 4,0% for å gi rom for pupillaberrasjoner, og når det befinner seg i lavforstørrelsesmodusen, tilveiebringer det høy ytelse over minst 9/10 av hele synsfeltet. For høyfor-størrelses- og lavforstørrelsesmodusene frembringer teleskopet en vinkelforvrengning ved den maksimale feltvinkel på ca. +0,2% hhv. -9,1%, idet det positive fortegn angir økende forstørrelse med økende feltvinkel og det negative fortegn angir avtagende forstørrelse med avtagende feltvinkel.

Som vist på fig. 1, har høyforstørrelses-objektivsystemet 21.linseelementene G og H permanent innrettet på den optiske akse 19, mens lavforstørrelsessystemet 22 kan fjernes fra . innretting med den optiske akse 19 til en uvirk-som stilling ved benyttelse av en mekanisme av karuselltypen som roterer lavforstørrelsessystemet 22 om punktet X. På grunn av at teleskopet er kompakt med et internt f-tall for høyforstørrelsesmodusen på mindre enn 2,0 i luftrommet mellom linseelementene G og H, og på grunn av at synsfeltet i billedrommet 18 er rektangulært idet det største felt ligger i hori-sontalen og det minste felt ligger i vertikalen, kan lavfor-størrelsessystemet 22 meget lettvint roteres i vertikalplanet. Dette har den fordel at det reduserer strålebuntenes maksimale feltvinkel og linseelementets F klare åpning, hvilket letter rombegrensningene. Det vil innses at lavforstørrelsessystemet 22, når det er innrettet på den optiske akse 19, ligger mellom høyforstørrelses-objektivsystemet 21 og okularsystemet 23, og konfigurasjonen av de tre linsesystemer 21, 22 og 23 tillater derfor benyttelse av enkel mekanikk. Videre kan teleskopet 20 enten operere som et enkeltsynsfeltsystem ved ganske enkelt å fjerne lavforstørrelsessystemet 22 fullstendig, eller det kan operere som et trippel- eller multippelsyns-feltsystem ved ganske enkelt å innføre ytterligere linsesystemer som kan være, men ikke trenger å være like lavforstør-relsessystemet 22 med hensyn til optisk og mekanisk utforming og konstruksjon.

Et andre eksempel på teleskopet 20 er angitt i

- tabellene V-VIII hvor Tabell V angir detaljer ved teleskopet 20 når det er i høyforstørrelsesmodusen, og Tabell VI angir

detaljer ved .teleskopet 20 når det er i lavforstørrelsemodusen. Det vil innses at summen av alle adskillelser i Tabell V er lik summen av alle adskillelser i Tabellene VI, I og II. Det vil også innses at lavforstørrelsessystemene 22 i tabellene II og VI er identiske, at okularsystemene 23 i tabellene I, II, V og VI er identiske, og at stillingene av dreiepunktet

X er identiske.

Høyforstørrelses-objektivsystemet 21 er blitt endret, men bare delvis, det sekundære element G', som er fremstilt av germanium, har forskjellige krumningsradier for brytnings-flatene.13<1>og 14', senteravstanden målt mellom brytnings- flatene 13' og 14' er vist å være redusert, og luftrommet målt mellom brytningsflåtene 14' og 15' er vist å være øket.

Dette teleskop ligner i andre henseender på det teleskop som er angitt i tabellene I-IV, såsom de høye og lave forstørrelser, varme- og fokusaspektene, objektivåpnings-overdimensjoneringen på grunn av pupillaberrasjoner og kontrollen av feltaberrasjoner. På grunn av at dette teleskop ikke benytter noe fargekorrigerende materiale i høyforstør-relses-objektivsystemet, er teleskopet ikke akromatisert, og på grunn av at teleskopet også er kompakt, er oppløsnings-ytelsen forringet, særlig i høyforstørrelsesmodusen. Spesielle verdier av billedkvalitet for dette teleskop .er angitt i tabellene VII og VIII, idet den førstnevnte tilveiebringer data som angår høyforstørrelsesmodusen ved fokusering på en avstand på ca. 550 m, og den sistnevnte tilveiebringer data som angår lavforstørrelsesmodusen ved fokusering på en avstand på ca. 172 m.

Et tredje eksempel på teleskopet 20 er angitt i

tabellene IX-XII hvor Tabell IX angir detaljer ved teleskopet 20 når det er høyforstørrelsesmodusen, og Tabell X angir detaljer ved teleskopet når det er i lavforstørrelsesmodusen. Høyforstørrelsessystemet 21 og lavforstørrelsessystemet 22

er identiske med de som er angitt i tabellene I og II, mens okularsystemet 23 og adskillelsen mellom okularsystemet 23

og både høyforstørrelsessystemet 21 og lavforstørrelses-systemet 22 er forskjellige. Dette teleskop frembringer en høy forstørrelse på X 8,6 og en lav forstørrelse på X 2,9,

og det har i høyforstørrelsesmodusen et internt f-tall på 1,28 i luftrommet mellom linseelementene G og H. Dette teleskop har lignende varme- og fokus-egenskaper som det teleskop som er angitt i tabellene I-IV, og okularsystemet gir plass for en pupilldiameter på 15 mm og et synsfelt på 46,4° (diagonalt) X 38,1° (horisontalt) X 26,5° (vertikalt). Spesielle verdier av billedkvalitet for dette teleskop er gitt i tabellene XI og XII, idet den førstnevnte tilveiebringer data som angår høyforstørrelsesmodusen, og den sistnevnte tilveiebringer data som angår lavforstørrelses-modusen, idet begge modi er ved en fokusering på tilnærmet

uendelig. På grunn av at dette teleskop i begge forstørrelsesmodi godtar eller tar imot ca. 17% mindre synsfelt i objektrommet sammenlignet med det teleskop som er angitt i tabellene I og II, og opprettholder en nesten lik primærobjektiv-åpningsdiameter og, bortsett fra adskillelsen 1, lik total-lengde, er oppløsningsytelsen forringet, særlig ved underkorrigert, sfærisk aberrasjon. Når teleskopet er i høyforstørrelsesmodusen, tilveiebringer det rimelig ytelse over hele synsfeltet med primærobjektiv-åpningsdiameteren forstørret med mindre enn 0,8% for å gi rom for pupillaberrasjoner, og når det er i lavforstørrelses-modusen, tilveiebringer det akseptabel ytelse over minst 9/10 av hele feltet. For høyforstørrelse- og lavforstørrelses-modusene frembringer teleskopet en vinkelforvrengning ved den maksimale feltvinkel på ca. -0,3% hhv. -7,6%, idet fortegnkonvensjonen er slik som foran beskrevet.

' Et fjerde eksempel på teleskopet 20 er angitt i

tabellene XIII-XVI hvor Tabell XIII angir detaljer ved teleskopet 20 når det er i høyforstørrelsesmodusen, og Tabell XIV angir detaljer ved teleskopet 20 når det er i lavforstørrelsesmodusen. Høyforstørrelsessystemet 21 og lavforstørrelsessystemet 22 er identiske med de som er angitt i tabellene V og VI, mens okularsystemet 23 og adskillelsen mellom okularsystemet 23 og både høyforstørelses-systemet 21 og lavforstørrelsessystemet 22 er forskjellige. Okularsystemet 23 er identisk méd det som er angitt i tabellene IX og X, og det vil innses at summen av alle adskillelser i. Tabell XIII er lik summen av alle adskillelser i hver av tabellene XIV, IX og X.

Dette teleskop ligner i andre henseender på det teleskop som er angitt i tabellene IX-XII, såsom de høye og lave forstørrelser, varme- og fokusaspektene, objektiv-åpnings-overdimensjoneringen på grunn av pupillaberrasjoner og kontrollen av feltaberrasjoner. På grunn av at dette teleskop ikke benytter noe fargekorrigerende materiale i høyforstørrelses-objektivsystemet, er teleskopet ikke akromatisert, og på grunn av at teleskopet også er kompakt,

er oppløsningsytelsen forringet, særlig i høyforstørrelses-

modusen. Spesielle verdier av billedkvalitet for dette teleskop er angitt i tabellene XV og XVI, idet den først-nevnte tilveiebringer data som angår høyforstørrelsesmodusen, og den sistnevnte tilveiebringer data som angår lavforstør-relsesmodusen, idet begge modi er ved en fokusering på tilnærmet uendelig.

De teleskoper .som er angitt i tabellene IX-XVI, tilveiebringer ikke så høy oppløsningsytelse som oppløsnings-ytelsen for de teleskoper som er angitt i tabellene I-VIII, men det frembringes lave pupill- og feltaberrasjoner. De to okularsystemer som, unntatt små endringer i adskillelse,

er utskiftbare, tilveiebringer en endring av pupilldiameter og synsfelt i billedrommet og tillater derfor tilknytning til teleskopet i billedrommet av to forskjellige, optiske instrumenter, idet teleskopet har ^uendrede høyforstørrelses-og lavforstørrelsessystemer av hvilke høyforstørrelsessys-temet har den nyttige egenskap med utskiftbarhet av et linseelement.

I det infrarøde bølgebånd (dvs. 1-13y^m) hvor optiske materialer er kostbare og kvalitet og kvantitet er variable, er et teleskop som har den nyttige egenskap med utskiftbarhet av linseelementer, særlig attraktivt. For de første to eksempler på det teleskop som er beskrevet foran, er utskift-barheten av et linseelement blitt vist i et yttertilfelle hvor et teleskop er akromatisert og det andre teleskop er ikke-akromatisert. Tabell XVII angir noen av de andre optiske materialer fra hvilke en mer passende endring av optisk materiale kan velges for elementet G.

Det okularsystem 23 som er blitt beskrevet, tilveiebringer lave felt- og pupillaberrasjoner, og tilveiebringer således et teleskop med minimal objektivåpnings-overdimensjonering og god avbildningsytelse over synsfeltet. Dessuten setter okularsystemet 23 linseelementene i objektivsystemet i stand til å utformes på en slik måte at mange forskjellige enkelt-, dobbelt- og multippelsynsfeltteleskoper kan konstrueres. Okularsystemet 23 tillater videre at teleskopets objektivsystem kan ha etteller flere utskiftbare linseele--menter.

Slik som vist på fig. 2 kan hvert av okularsystemets 23 linseelementer A og B anta mange forskjellige krumningsformer, samtidig som hvert av linseelementene A og B opprettholdes med positiv styrke og linseelementet C opprettholdes med negativ styrke. Det skal imidlertid bemerkes at hver konfigurasjon frembringer variasjoner av felt- og pupillaberrasjoner, mengde av optisk materiale som benyttes på grunn av krumning og endringer i linseelement-sentertykkelser, forvrengning, narsisseffekt og andre mindre vesentlige aspekter.

Selv om utførelseseksemplene beskriver bare et okularsystem som benyttes i et afokalt dobbeltforstørrelses-teleskop som opererer i bølgelengdeområdet 8-13/^m, kan okularsystemet 23 benyttes sammen med andre objektivlinsesystemer, såsom multikonfigurasjon- og zoom-systemer, hvor disse kan operere over bølgelengdeområdet 8-13yu-m, bølge-lengdeområdet 3-5 fAAa., bølgelengdeområdet 3-13 / A- m og også over bølgelengdeområdet 1^13yM-m. Videre kan mange forskjellige linsematerialer benyttes for å konstruere okularsystemets linseelementer. For alle overflatekonfigurasjoner kan okularsystemet (når det benytter antirefleksjonsbelegg med høy ytelse) kombineres med et et FLIR-system uten innføring av noen merkbar narsisseffekt. Det skal bemerkes at tabellene I-IX gjelder for 20°C, og det foran angitte f-tall er avledet fra formelen (2 sin 9) -1, hvor 0 er halve vinkelen av den konus som er dannet av aksialfelt-strålebunten etter brytning fra det linseelement på hvilket strålebunten er innfallende.

Claims (7)

1. Afokalt teleskop omfattende et objektivsystem (21) og et okularsystem (23) som har en felles optisk akse (19), idet objektivsystemet (21) er innrettet til å motta stråling i det infrarøde bølgebånd fra en fjerntliggende scene og å danne et reelt bilde (24) av denne inne i teleskopet (20), idet okularsystemet (23) er innrettet til å motta stråling fra det nevnte bilde (24) og å tilveiebringe et forstørret bilde av scenen ved en reell pupill (0), karakterisert ved at okularsystemet (23) er dannet av en triplett av tre linseelementer (A, B, C) med optisk styrke av hvilke to har positiv styrke, idet okular-linseelementet (C) nær objektivsystemet (21) har negativ styrke og har en konkav brytningsflate (6) mot objektivsystemet (21) og en konveks brytningsflate (5) på avstand fra objektivsystemet (21), idet den konvekse flate (5) er adskilt fra den tilgrensende brytningsflate (4) av triplettens sentrale linseelement (B) med et luftrom som i den aksiale retning er i hovedsaken lik null på den nevnte akse og som gradvis øker i størrelse etter hvert som avstanden bort fra aksen øker.

2. Teleskop ifølge krav 1, karakterisert ved at okularsystemets (23) seks brytningsflater (1-6) er uten asfæriske flater.

3. Teleskop ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at av okularsystemets (23) seks brytningsflater (1-6) er i det minste den flate (1) som ligger nærmest den reelle pupill (0)} belagt med et antirefleksjonsbelegg.

4. Teleskop ifølge et av kravene 1-3, karakterisert ved at det har de egenskaper som er angitt i de foregående tabeller I-IV.

5. - Teleskop ifølge et av kravene 1-3, karakterisert ved at det har de egenskaper som er angitt i de foregående tabeller V-VIII.

6. Teleskop ..ifølge et av kravene 1-3, karakterisert ved at det har de egenskaper som er angitt i de foregående tabeller IX-XII.

7. Teleskop ifølge et av kravene 1-3, karakterisert ved at det har de egenskaper som er angitt i de foregående tabeller XIII-XVI.