RU162347U1

RU162347U1 - Светосильный ахроматический линзовый объектив инфракрасного диапазона

Info

Publication number: RU162347U1
Application number: RU2015131295/28U
Authority: RU
Inventors: Александр Викторович Портнов; Алексей Степанович Кандауров; Сергей Владимирович Запрягаев
Original assignee: Открытое акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт "ЦИКЛОН"
Priority date: 2015-07-28
Filing date: 2015-07-28
Publication date: 2016-06-10

Abstract

1. Светосильный ахроматический линзовый объектив дальнего инфракрасного диапазона, состоящий из трех последовательно расположенных по ходу лучей одиночных линз, первая из которых - положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, вторая - отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, третья - положительный мениск, обращенный выпуклостью к предмету, вогнутая поверхность первого мениска выполнена асферической, отличающийся тем, что все линзы выполнены из германия и на вогнутой поверхности первого мениска сформирована рельефно-фазовая дифракционная структура.2. Светосильный ахроматический линзовый объектив дальнего инфракрасного диапазона по п. 1, отличающийся тем, что профиль сечения дифракционной структуры рассчитывается из условия минимизации хроматических аберраций и задается уравнением:Δz=(-0,00336у+(М-1))·0,00333,где М=-1 при у<17,26 мм,М=-2 при у>17,26 мм.3. Светосильный ахроматический линзовый объектив дальнего инфракрасного диапазона по п. 1, отличающийся тем, что профиль сечения дифракционной структуры рассчитывается из условия минимизации хроматических аберраций и задается уравнением:Δz=(-0,00284у+(М-1))·0,00333,где М=-1 при у<18,769 мм,М=-2 при 26,543 мм≥у≥18,769 мм,М=-3 при у>26,543 мм.

Description

Полезная модель относится к оптическому приборостроению, а именно к специальным объективам, работающем в диапазоне длин волн 8-14 мкм и может быть использована в тепловизионных приборах.

Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является светосильный объектив описанный в патенте RU 2411555 C1. Объектив, описанный в патенте, состоит из трех расположенных по ходу лучей компонентов. Первый - положительный мениск из германия и второй - отрицательный мениск из селенида цинка обращены вогнутостями к изображению. Третий - положительный мениск, обращенный выпуклостью к предмету. Вогнутая поверхность первого компонента - асферическая. Третий компонент выполнен из селенида цинка и имеет показатель преломления более 2,3 и менее 4,1 для длины волны 10 мкм. кроме того, имеют место условия:

R₃<R₁; R₃<R₆; 0,25<R₃/f′<0,5; 0,15<R₄/f′<0,45; 0,3<R₅/f′<0,7; 0,4<R₆/f′<1,3;

где: R₁, R₃-R₆ - радиусы кривизны первой, третьей, четвертой, пятой и шестой оптических поверхностей;

f′ - фокусное расстояние всего объектива;

кроме того, могут быть выполнены соотношения:

R₆<R₁, 0,5<R₁/f′<1,

а третья линза может быть выполнена из селенида цинка.

Объектив рассчитан для фокусного расстояния объектива 130,22 и 130,07 мм, относительного отверстия 1:1,08 и 1:1,4, угла поля зрения 5°20′ и 8°45′, заднего фокального отрезка - 20,32 и 21,16 мм (без германиевых пластинок).

Недостатком данного объектива является необходимость использования как минимум двух оптических материалов, а также малое угловое поле и малый задний отрезок при пересчете на фокусное расстояние 51 мм, что не позволяет использовать этот объектив с некоторыми тепловизионными приемниками излучения.

Полезная модель представляет собой светосильный ахроматический объектив с улучшенными эксплуатационными качествами.

Технический результат - увеличение углового поля и относительного заднего отрезка, снижение относительной длины и уменьшение номенклатуры оптических материалов, необходимых для изготовления объектива, при высоком качестве изображения.

Это достигается тем, что на вогнутой поверхности первой линзы сформирована рельефно-фазовая дифракционная структура, позволяющая исправить хроматические аберрации без использования пары оптических материалов с различными дисперсиями, вогнутая поверхность первой линзы представляет собой асферическую поверхность, а форма асферической поверхности и радиусы кривизны преломляющих поверхностей линз объектива рассчитаны с целью минимизации монохроматических аберраций. На фиг. 1 представлена оптическая схема предложенного объектива.

Предложенная оптическая система работает как собирающий из бесконечности объектив, т.е. световой поток от предмета, расположенного в бесконечности, попадает в объектив, где проходит через линзы 1, 2, 3 и образует изображение предмета в плоскости наилучшей установки 4, в которой установлен приемник оптического излучения (не показан). На вогнутой поверхности первой линзы сформирована методом алмазного точения или травления рельефно-фазовая дифракционная структура 5.

В соответствии с предложенным решением рассчитаны два варианта возможного исполнения объектива, исправленные в спектральном диапазоне от 8 до 14 мкм.

По первому варианту исполнения профиль сечения дифракционной структуры рассчитывается из условия минимизации хроматических аберраций и задается уравнением:

Δz=(-0,00336y²+(М-1))·0,00333,

где M=-1 при y<17,26 мм, M=-2 при y>17,26 мм

Конструктивные элементы объектива по первому варианту исполнения приведены в таблице 1.

Характеристики рассчитанного объектива:

Фокусное расстояние	51,03 мм
Относительное отверстие	1:1,2
Угол поля зрения	15°
Задний отрезок	16,31 мм

На фиг. 2 и 3 приведены графики полихроматической частотно-контрастной характеристики и дисторсии объектива по первому варианту исполнения.

По второму варианту исполнения профиль сечения дифракционной структуры рассчитывается из условия минимизации хроматических аберраций и задается уравнением:

Δz=(-0,00284y²+(M-1))·0,00333,

где M=-1 при y<18,769 мм,

M=-2 при 26,543 мм ≥ y ≥ 18,769 мм,

M=-3 при y>26,543 мм.

Конструктивные элементы объектива по второму варианту исполнения приведены в таблице 2.

Характеристики рассчитанного объектива:

Фокусное расстояние	68,0 мм
Относительное отверстие	1:1,2
Угол поля зрения	11,4°
Задний отрезок	16,57 мм

На фиг. 4 и 5 приведены графики полихроматической частотно-контрастной характеристики и дисторсии объектива по второму варианту исполнения.

Claims

1. Светосильный ахроматический линзовый объектив дальнего инфракрасного диапазона, состоящий из трех последовательно расположенных по ходу лучей одиночных линз, первая из которых - положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, вторая - отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, третья - положительный мениск, обращенный выпуклостью к предмету, вогнутая поверхность первого мениска выполнена асферической, отличающийся тем, что все линзы выполнены из германия и на вогнутой поверхности первого мениска сформирована рельефно-фазовая дифракционная структура.

2. Светосильный ахроматический линзовый объектив дальнего инфракрасного диапазона по п. 1, отличающийся тем, что профиль сечения дифракционной структуры рассчитывается из условия минимизации хроматических аберраций и задается уравнением:

Δz=(-0,00336у²+(М-1))·0,00333,

где М=-1 при у<17,26 мм,

М=-2 при у>17,26 мм.

3. Светосильный ахроматический линзовый объектив дальнего инфракрасного диапазона по п. 1, отличающийся тем, что профиль сечения дифракционной структуры рассчитывается из условия минимизации хроматических аберраций и задается уравнением:

Δz=(-0,00284у²+(М-1))·0,00333,

где М=-1 при у<18,769 мм,

М=-2 при 26,543 мм≥у≥18,769 мм,

М=-3 при у>26,543 мм.