RU228286U1 - Объектив для видимой и ближней ИК-области спектра - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к оптическому приборостроению, а именно к объективам, работающим одновременно в видимом диапазоне и ближней ИК-области длин волн. Объектив из полимерных материалов содержит размещенные последовательно по ходу лучей на одной оптической оси трехлинзовую склейку, включающую последовательно размещенные двояковыпуклую линзу из полиметилметакрилата с первой эллиптической поверхностью, двояковогнутую линзу из эпоксидного полимера и выпукло-вогнутый положительный мениск из полиметилметакрилата, а также разделенный воздушным промежутком выпукло-вогнутый отрицательный мениск из эпоксидного полимера с двумя эллиптическими поверхностями. Технический результат заключается в повышении качества изображения по всему полю зрения. 3 ил.

Description

Полезная модель относится к оптическому приборостроению, а именно к специальным объективам для одновременного наблюдения в видимом и ближнем ИК-диапазоне длин электромагнитных волн спектра.

Он может быть использован, в частности, в сочетании с матричными приемниками излучения типа Vis-NIR формата ~1280×1280 с шагом 10 мкм в устройствах, к которым предъявляются жесткие требования по снижению массы для улучшения эксплуатационных характеристик, например, портативные (носимые) оптико-электронные приборы или беспилотные летательные аппараты с камерами.

Известны объективы, работающие исключительно в видимой области спектра или только в ближней ИК-области спектра [RU 18202 U1, RU 126480 U1, RU 2047200 C1, RU 2052840 C1, RU 2094834 C1, RU 2104570 C1, RU 2111518 C1, RU 2276799 C1, RU 2315341 C1, RU 2331909 C1, RU 2384870 C1, RU 2631538 C1, RU 2690098 C1, RU 2711627 C1].

Недостатком таких технических решений является их узкий спектральный диапазон работы, относительно тяжелый вес за счет применения линз, изготовленных из стекла и недостаточное для современных матричных приемников излучения качество формируемого изображения.

Наиболее близким аналогом к заявленному техническому решению является объектив для видимой и ближней ИК-области спектра [RU 2421764 C1, G02B 13/14, 20.06.2011], содержащий установленные последовательно на оптической оси первый компонент, включающий три элемента, и второй компонент, при этом, в первом компоненте первый элемент выполнен в виде положительной двояковыпуклой линзы, обращенной более выпуклой поверхностью к пространству предметов, второй элемент выполнен в виде положительного мениска, обращенного выпуклой поверхностью к пространству предметов, а третий элемент выполнен в виде отрицательной двояковогнутой линзы, обращенной более пологой поверхностью к пространству предметов, второй компонент выполнен в виде несимметричной двояковыпуклой линзы, обращенной более пологой поверхностью к пространству изображений, и в объектив введен третий компонент, выполненный в виде отрицательной плосковогнутой линзы, обращенной плоской поверхностью к пространству изображений, причем линзы первого и второго элементов первого компонента и линза второго компонента выполнены из стекла с показателем преломления, не превышающим 1,65, третья линза первого компонента выполнена из стекла с показателем преломления не менее 1,8, линза третьего компонента выполнена из стекла с показателем преломления, равным примерно 1,5, при этом апертурная диафрагма объектива расположена на вогнутой поверхности третьего элемента первого компонента.

Кроме того, в частном случае выполнения второй компонент установлен с возможностью перемещения вдоль оптической оси для осуществления внутренней фокусировки объектива.

Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно низкое качество формируемого изображения.

Задача, которая решается в полезной модели, направлена на создание объектива для видимой и ближней ИК-области излучения, обеспечивающего более высокое качество изображения с использованием полимерных материалов, позволяющих снизить массу оптической системы.

Требуемый технический результат заключается в повышении качества изображения по всему полю зрения.

Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что объектив для видимой и ближней ИК-области излучения содержит размещенные последовательно по ходу лучей на одной оптической оси трехлинзовую склейку, включающую последовательно размещенные двояковыпуклую линзу из полиметилметакрилата с первой эллиптической поверхностью, двояковогнутую линзу из эпоксидного полимера и выпукло-вогнутой положительный мениск из полиметилметакрилата, а также разделенный воздушным промежутком выпукло-вогнутый отрицательный мениск из эпоксидного полимера с двумя эллиптическими поверхностями.

На чертеже представлены:

на фиг. 1 - оптическая схема объектива для видимой и ближней ИК-области излучения, где 1 - двояковыпуклая линза из полиметилметакрилата (ПММА) с первой эллиптической поверхностью, 2 - двояковогнутая линза из эпоксидного полимера (ПОЭ), 3 - выпукло-вогнутый положительный мениск из ПММА, 4 - выпукло-вогнутый отрицательный мениск из ПОЭ с двумя эллиптическими поверхностями;

на фиг. 2 - график хроматизма положения;

на фиг. 3 - график полихроматической модуляционной передаточной функции.

Предложенный объектив для видимой и ближней ИК-области излучения имеет следующие конструктивные особенности и используется следующим образом.

В таблице приведены конструктивные параметры оптической системы объектива - радиусы и конические постоянные поверхностей, толщины линз и воздушных промежутков, диаметры (в мм) и материал линз.

№ поверхности	Радиус кривизны	Толщина на оси	Среда	Диаметр	Коническая постоянная
1	35,65	4	ПММА	23	-0,2
2	-118,9	5	ПОЭ	23	0
3	23,15	7	ПММА	23	0
4	436,9	45	Воздух	23	0
5	17,89	8	ПОЭ	18	-0,59
6	13,17	31,03	Воздух	12,8	-0,34

Апертурная диафрагма размещена на первой поверхности.

Стрелка прогиба поверхностей определяется формулой:

где c - кривизна поверхности, r - радиальная координата, k - коническая постоянная.

Пример основных характеристик предложенного объектива:

спектральный диапазон работы объектива 0,486 - 1 мкм;

фокусное расстояние 100 мм;

угловое поле зрения 7,3°;

диаметр входного зрачка 20 мм;

относительное отверстие 1:5;

полная длина системы до плоскости приемника излучения 100 мм.

Объектив имеет дисторсию, не превышающую 1%.

Положительный эффект достигается за счет использования схемного решения в виде трехлинзовой склейки и разделенной воздушным промежутком линзы, а также введением трех эллиптических поверхностей и применением полимерных материалов, таких как полиметилметакрилат (ПММА) и специальный полимер оптический эпоксидный (ПОЭ), содержащий в составе, соответственно, эпоксидную смолу, декалит 6, дибутиловый эфир себациновой кислоты, оксибензофенон, низкомолекулярный полиамид, 1-йоднафталин 10.

Доказательства достижения требуемого технического результата отображены на графике хроматизма положения (фиг. 2) и на полихроматической модуляционной передаточной функции (фиг. 3), исходя из которых видно, что заявленный объектив с ахроматической коррекцией обеспечивает высокое качество изображения.

Таким образом, в предложении заявителя достигается требуемый технический результат, который заключается в повышении качества изображения по всему полю зрения при использовании полимерных материалов.

Claims (1)

1. Объектив для видимой и ближней ИК-области излучения, содержащий размещенные последовательно по ходу лучей на одной оптической оси трёхлинзовую склейку, включающую последовательно размещенные двояковыпуклую линзу из полиметилметакрилата с первой эллиптической поверхностью, двояковогнутую линзу из эпоксидного полимера и выпукло-вогнутый положительный мениск из полиметилметакрилата, а также разделённый воздушным промежутком выпукло-вогнутый отрицательный мениск из эпоксидного полимера с двумя эллиптическими поверхностями.