SE457573B - Okularsystem foer ett icke-galileiskt afokalt infraroedoptiskt system och anvaendning av ett saakant okularsystem - Google Patents

Description

' 457 573 10 15 20 25 30 35 I föreliggande beskrivning anses systemets bakre del vetta mot utgângspupillen, och anses systemets främre del vetta mot den riktning från vilken infrarödstråhnng emottas ; uttrycken "front" eller "främre" och "bakre" och "bak" skall tolkas på motsvaran- , särskilt i anslutning till grupper av element eller enskilda element eller till ytorna av dessa ele- ment. Vidare skall, de sätt när de används för att undanröja eventuella tvivelsmál, nämnas att två element kan bilda en "grupp".

Nämnda bakre linselement eller -grupp av positiv brytkraft kan men behöver inte nödvändigtvis bestå av ett par menískele- ment med positiv brytkraft anordnade med sina konvexa ytor vettande mot varandra. Det kan alternativt bestå av exemelvis ett meniskelement och ett bikonvext element menískelement vars konkava ytor vetter i sa särskilt bakåt , eller av ett par mma riktning, och , eller av ett enda menískelement.

Den främre linsgruppen av negativ brytkraft kan ha det bakre linselementet med positiv brytkraft elementet av negativ brytkraft vändigtvís , och det främre lins- , och företrädesvis, men icke nöd- , är den med negativ brytkraft utförda gaslinsen bil- dad mellan nämnda bakre elements främre konkava yta och en bak- re konkav yta av det främre elementet i den främre linsgruppen.

Gaselementet kan alternativt vara format exempelvis mellan en främre konkav yta på det bakre elementet och en bakre plan eller t.o.m. konvex yta på den främre línsgruppens frontelement. ligtvis är gaslinsen en luftlins och är "okular" linselement åtskilda av luft, men en lämplig gas skulle kunna utnyttjas.

Lämp- -systemets fasta annan än luft De fasta linselementen är naturligtvis av ett material som har en användbar spektral genomsläpplighet i det område av in- frarödspektrumet vid vilket systemet är avsett att arbeta. Före- trädesvis är linselementens krökta ytor av sfärisk kurvatur fast en eller flera sfäriska ytor skulle kunna utnyttjas om så önskas.

Den främre linsgruppen är företrädesvis relativt väl åt- skild från nämnda bakre linselement eller -grupp, icke väsentligt ment eller - men detta är , och den främre ytan av nämnda bakre linsele- grupp kan ligga tätt intill eller faktiskt i kon- takt med den främre linsgruppens bakre yta. Förhållandet för den främre linsgruppens absoluta fokallängd till dén för nämnda bakre linselement eller -grupp (dvs. beloppet av.frontlínsgrup- 10 15 20 25 30 35 _ 457 573 pens fokallängd dívíderat med fokallängden för nämnda bakre linselement eller -grupp) kan exempelvis ligga i området 1,5 till 3,5.

Föreliggande uppfinning åstadkommer vidare ett icke-Galile- iskt afokalt infrarödoptiskt system innefattande ett objektiv- system i kombination med ett "okular"-system enligt ovan. Objek- tivsystemet kan exempelvis vara ett katadioptñskt system som har reflekterande brytande element, eller skulle kunna vara ett refraktivt objektivsystem i vilket alla de brytande elementen är refraktíonselement.

Speciella utföringsformer av "okular"-systemen och afokala optiska system i enlighet med uppfinningen kommer nu att beskri- vas i exempelform med hänvisning till bifogade ritning.

Pig. 1 visar schematískt en första utföringsform av "okular"- system.

Pig. 2 visar schematisk ett icke-Galileiskt afokalt infra- rödteleskop med "okular"-systemet enligt fíg. l med ett katadi- optrkkt objektivsystem, och Pig. 3, 4, 5 och 6 visar schematiskt i avbildningar motsva- rande fig. 2, ytterligare utföringsformer.

"Okular"-systemet enligt fig. l emottar infrarödstrâlning från en reell bildposition I och kollimerar denna strålning till ett avsökningsrum S, vid vilket en avsökningsanordning (ej visad) arbetar på känt sätt. "Okular"-systemet innefattar fyra linsele- ment l, 2, 3 och 4. _ De bakre (åt vänster såsom betratad i fig. 1) elementen 1 och Z bildar en bakre grupp innefattande ett par meniskelement med positiv brytkraft, vilka är anordnade med sina konvexa ytor R2 och RS vettande mot varandra. Deras konkava ytor R1 och R4 vetter sålunda utåt, dvs. den konkava ytan R1 vetter bakåt mot avsökningens- eller scannerutrymmet S, och den konkava ytan R4 vetter framåt. Den framåt vettande konvexa frontytan R2 på parets bakre element 1, och den bakåt vettande konvexa bakytan R3 på parets främre element 2 är anordnade tätt intill men åt- skilda från varandra och bildar mellan sig en luftlins med positiv brytkraft.

Elementen 3 och 4 är belägna framför paret av element 1 och 2, dvs. mellan elementet 2 och bildpositionen I. Elementen 3 och 4 är åtskilda men ligger tätt intill varandra och bildar en främ- re linsgrupp med negativ brytkraft i vilken det bakre elementet 3 10 15 20 25 30 35 457 573 är av positiv brytkraft och har en konvex bakre y det främre elementet 4 är av negativ brytkraft oc frontyta R8. ta RS, medan h har en konkav Gruppens bakre element 3 har en främre konkav yta R6 och det främre elementet 4 har en bakre konkav yta R7, varvid dessa konkava ytor R6 och R7 bildar eller defininierar mellan sig en luftlins av negativ brytkraft.

Fig. 1 visar ett ytterligare linselement 5 av positiv bryt- kraft, beläget på motsatta sidan av bildpositíonen 1 med avseen- de på gruppen av element 3 och 4. Elementet 5, som är av menisk- form med sin kovexa yta Rl0 framåt och sin konkava yta R9 bakåt, dvs. vettande mot bildposítionen l, kan anses såsom en fältlins eller kanske såsom en del av det objektívsystem med vilket "oku- lar"-systemet används.

Ett katadíopüískt objektivsystem visas í fig. 2. Det inne- fattar en Mangín-sekundärspegel 6 som har en första konkav yta Rll och en intern konvex spegelyta Rl2, och en prímärspegel 7 som har en konkav speglande främre yta Rl3. har en central öppning 8, "okular"-systemet.

Primärspegeln 7 genom vilken strålning passerar till Vid användning, emottas ínfrarödstrålníng från en avlägsen scen eller objekt, av prímärspegeln 7 och reflekteras från ytan Rl3 till Mangin-sekundärspegeln. Den överföres (med brytning) genom ytan Rll, reflekteras invändigt från den speglande ytan R12, och överföres sedan (med refraktion) åter genom ytan Rll.

Strålningen från Mangín-sekundärspegeln överföres genom fältlins- elementet 5 till bildpositionen 1, vid vilken den fokuseras till bildning av en bild av den avlägsna scenen eller objektet. Strål- ning från denna mellanbild överföres genom "okular" -systemets refraktionselement 4, 3 , 2 och 1 till scannerutrymmet S, vid vilket en kollimerad förstorad vy av scenen eller objektet effek- tivt bildas.

Den av elementen 3 och 4 bildade linsgruppen med negativ brytkraft i "okular"-systemet har tre huvudsyften. För det första bidrar den till astigmatismkorrektion av det afokala teleskopet. För det andra sammanpassar den "okular"-systemets För det okular"-systemets Petzval-summa så att afokalsystemet är sant afokalt vid alla avsökningsvinklar.

Dessutom och av väsentlig betydelse är emellertid att den upp- fyller dessa syften under minimeríng av aperturkraven i och fram- íngångspupíll och objektivsystemets utgångspupíll. tredje överkorrigerar den " 10 15 20 25 30 35 457 573' V1 för objektivsystemet. Fackmannen inser att dessa tre huvudsyf- ten i princip skulle kunna tillfredsställas med ett tjockt menisklinselement som har en bakre konvex yta och en främre kon- kav yta. Om emellertid detta göres, kan den konkava ytan bli kraftigt brant och ge upphov till ökad sfärisk pupillaberration.

Detta ökar aperturkraven i och framför objektivsystemet. Så- lunda skulle i den beskrivna utföringsformen av objektivsystem detta kunna öka aperturkraven för primärspegeln 7 och för vilka som helst av de avsökníngsspeglar och/eller -fönster som kan vara belägna framför objektivsystemet. Genom att ha en luftlins med negativ brytkraft mellan elementen 3 och 4, i enlighet med uppfinningen, kan brytkraften för den yttre negativa kurvan rela- tivreduceras och därför kan den sfäriska pupillaberrationen redu- ceras i motsvarande grad. Sâlunda kan den konkava ytans R8 krök- ningsradie vara, såsom i de visade utföringsformerna, större än den för den konvexa ytan R5.

I den särskilda såsom exempel visade utföringsformen enligt fig. 1, är den negativa luftlinsen bildad mellan de konkava ytorna R6 och R7. som definierar luftlinsen båda skall vara konkava, och en av dem Det är emellertid icke väsentligt att de ytor skulle kunna vara plan eller t.o.m. konvex så länge luftlínsen har negativ brytkraft.Ehuniden särskilt föredragna utföringsfor- men utnyttjar en luftlins med negativ brytkraft bör det stå klart att den negativa linsen skulle kunna vara av en lämplig gas annan än luft. Ehuru de fasta linselementen i den särskilt beskrivna utföringsformen och av bekvämlighets skull är luftåt- skilda, bör det stå klart att någon annan lämplig gas skulle kunna utnyttjas med lämplig utformning eller optimering för an- passning till den ifrågavarande gasens relevanta optiska egen- Det bör stå klart att de den särskilda utföringsformen enligt fig. 2) är av ett infraröd- skaper. fasta linselementen (1-6 i transmitterande material som har en lämplig spektralgenomsläpp- lighet i det erforderliga infrarödvåglängdsområdet, som kan vara väglängdsomrädet 8 till 13 míkron eller skulle kunna vara våglängdsområdet 3 till 5,5 míkron.

I de särskilda föredragna utföringsformerna kan vidare alla de krökta linsytorna vara av sfärisk kurvatur, men det bör stå klart att en eller flera sfäriska ytor skulle kunna användas om så önskas. Vidare bör det stå klart att ett katadioptrískt 10 15 20 25 30 35 457 573 (1 objektivsystem ovan beskrives såsom en illus tration och såsom ett exempel, och att " okular"-systemet enligt uppfinningen skulle nation med vilken som helst annan lämplig , och särskilt ett objektivsystem vars brytande element alla är refraktionselement.

Fig. 3 till 6 illustrerar ytterli i grunden är lika den enligt fig. kunna användas i kombi form av objektivsystem gare utföringsformer, vilka 2 men med följande skillnader. mre linselement 2 bíkonvext i dess främre yta R4 är konvex I fig. 4 är detta linselement 2 me- niskformigt men böjt åt samma håll som det ba dvs. med sin konkava yta R3 vettande bakåt och sin konvexa yta R4 vettande framåt. I fig. 5 är de övriga utföringsformernas bak- re grupp av två linselement l och 2 ersat element 1, vars konkava yta R1 vetter ba R2 vetter framåt.

I fíg. 3 är den bakre gruppens frå stället för meniskformigt (dvs. liksom dess bakre yta R3). kre línselementet 1, t med ett enda menisk- kåt och vars konkava yta S den bakre ytan R7 av den främre linsgruppens främre linselement 4 plan. I fíg. 6 är denna yta R7 konvex och ligger den bakre linsgruppen och den främre linsgruppen åtskilda men tätt intill varandra (medan vid de öv- väl åtskilda). Så- ämre yta R4 tätt kontakt med den främre linsgrup- Vidare är i fig. 6 meniskfältlínselementet 5 anordnat med sin konvexa yta R9 vettande mot mellanbilden och med sin konkava yta R9 vettande mot Mangin-sekundärspegeln 6 vars första yta R11 är plan. ' Vidare är i fig. riga utföringsformerna dessa grupper är relativt lunda ligger i fig. 6, den bakre linsgruppens fr 'intill eller praktiskt taget i pens bakre yta RS.

Särskilda exempel på icke-Galíleis ka system eller -teleskop i enli ligt fig. ka afokala infrarödoptis- ghet med utföringsformerna en- 2 till 6 har de numeriska data som nedan ges under exemplen l till 5 respektive. Dimensionsenheterna är millimeter, men värdena är relativa och kan sålunda skaländras.

Dessa exem- pel är utformade för att arbeta i värmevâgbandet 8 till 13 míkron, och materialet för linselementen l till 6 är i varje fall Germanium.

Exemplet 4 utesluter línselementet 2 och ytor- na R3 och R4 eftersom i detta exempel det endast finns ett enda bakre linselement 1 i enlighet med fig. S. Vart och ett av dessa exempel ger en förstoring av Xl5, en fältvínkel av 460 , och en utgångspupílldiameter av 17,5 mm. v 457 573 EXEMPEL 1 (fíg. Z) Element Yta Krökníngs- Axíell Fokallängd radie tjockleklse- Baration 30,5 R1 -146,54 1 4,20 88,5 R2 -96,505 0,50 Rs +1z5,2z 2 R4 4,65 1Z3=7 +l83,66 19,75 Rs +sß,zss 3 Re 117 64 5'50 50'0 + ' 4,02 R7 -500,38 - 4 6,60 -25,4 R8 +91 034 , 31,83 R9 -196,48 5 R 6,35 60,3 10 -96 S05 , 267,8 R11 -z9so,4 6 12,7 R12 +2286,0 -180,3 -12 7 R11 -z9so,4 ' 7 -308,1 R13 +845,25 Fokallängd för den bakre gruppen (elementen 1 och 2) : 50,7 Fokallängden för den främre gruppen (elementen 3 och 4) : -78,7 457 573 8 EXEMPEL 2 (fíg. 3) Element Yta Krökníngs- Axiell Fokallängd radie tjockleklse- , ____ Bgratíon 28,90 R1 -138,07 1 4,20 99,7 Rz -96,67 o,s R3 +413,s6 . 2 4,65 92,8 R4 -846,67 15,07 R5 +66,ZS 3 5,50 48,8 Ro +113,36 3,42 R7 -1110,3 4 6,60 -24,8 Rs +so,o3 36,85 R9 -176,21 5 6,35 ss,1 R1o -94,00 267,8 R11 -3068,7 6 12,70 R1Z +2247,1 -161 -12,70 R11 -3o6s,7 7 -308,1 R13 +845,2S Fokallängden för den bakre gruppen (elementen 1 och 2) : 47,7 Fokallängden för den främre gruppen (elementen 3 och 4) : -75,2 457 573 S) EXEMPEL 3 (fíg. 4) Element Yta Krökníngs- Axiell Fokallängd radie tjockëeklse- ___ paratlon 26,77 R1 -135,07 1 4,20 109,3 R2 -97,94 - 0,5 R3 -846,7 2 4,65 92,7 R4 -210,32 15,78 Rs +63,32 3 Re 112 va 5'50 44°4 + i 3,29 R7 -1947,o 4 6,60 -24,4 Rs +76,4z 37,58 R9 -172,09 5 6,55 63,7 R10 -93,09 267,8 R11 -2812,8 12,7 6 R1z +z367,3 "18°=2 -12,7 R11 -2812,8 7 -308,1 nl: +s4s,zs Fokallängden för den bakre gruppen (elementen 1 och 2) : 50,0 Fokallängden för den främre gruppen (elementen 3 och 4) 2 -88,9 457 573 10 ÉXEMPEL 4 (fig. s) Element Yta Krökníngs- Axícll Fokallängd radie tjocklek/se- Qaration 25,21 R1 -165,65 1 8,32 50,0 R2 -81,69 7,02 RS +61,Z6 3 5,50 42,6 R6 +109,63 3,03 R7 PLAN 4 6,60 -25,3 R8 +76,24 47,96 R9 -202,77 5 6,35 71,4 R1O -106,68 267,8 R11 -2611,3 6 R1z 2494 6 12”7 + ' _12,7 -180,5 R11 -2611,3 -308,1 7 R13 +s4s,2s eFoka11ängden för det bakre elementet (1) : 50,0 Fokallängden för den främre gruppen (elementen 3 och 4) : -110,9 ;| 457 573 EXEMPEL S (fig. 6) Element Yta Kröknings- Axíell Fokallängd radie tjocklek/se- ______2afl_1;°f=__ 40,84 R1 -105,94 1 4,20 201,3 Rz -92,83 0,50 Rs +1o4,66 2 4,65 99,9 R4 +15S,33 0,51 ns +ßo,1s 3 6,14 84,4 R6 +72,83 5,21 R7 +3o9,1s 6 60 -50 6 4 Rs +1oo,z4 ' ' 50,47 R9 +19o,9e 5 6,35 100,4 R10 +508,0 267,8 R11 PLAN 6 12,7 R12 +1578,4 -135,0 -12,7 R11 PLAN -320,8 7 R1s +a4s,zs Fokallängden för den bakre gruppen (elementen 1 ech 2) 2 65,1 Fokallängden för den främre gruppen (elementen 3 och 4) : -217,6

Claims (10)

457 573 t 12 PATENTKRAV

1. Okular-system för ett icke-Galileiskt afokalt infrarödoptiskt system, vilket okular-system innefattar ett bakre línselement eller en bakre lins grupp med positiv bryt- kraft samt en främre linsgrupp, k ä n n e t e c k n a t av att den främre línsgruppen har negativ brytkraft och inne- fattar ett bakre linselement med en konvex bakre yta och ett främre línselement med en konkav främre yta lins med negativ brytkraft är anordnad mell gruppens bakre och främre element. , samt att en gas- an den främre lins-

2. Okular-system enligt krav 1, k ä n n e t e c k - n a t av att nämnda bakre línselement eller linsgrupp med positiv brytkraft består av ett par meniskelement med positiv brytkraft anordnade med sina konvexa ytor vettande mot varandra.

3. Okular-system enligt krav l, k ä n n e t e c k ~ av att nämnda bakre línselement eller linsgrupp med positiv brytkraft består av ett meniskelement och ett bikonvext element eller av ett par meniskelement, vars konkava ytor vetter i samma riktning och företrädesvis bakåt.

4. Okular-system enligt krav l, k ä n n e t e c k - av att nämnda bakre.linselement eller linsgrupp med positiv brytkraft består av ett enda meniskelement.

5. Okular-system enligt nå k a n n e t e c k n a t av att i negativ brytkraft det bakre linsel kraft och det främre linselementet

6. Okular-system enligt nå k ä n n e t e c k n a t kraft är bildad mellan en nat got av de föregående kraven, nämnda främre linsgrupp med ementet har positiv bryt- har negativ brytkraft. got av de föregående kraven, av att nämnda gaslins med negativ bryt- främre konkav yta av nämnda bakre element och en bakre konkav plan eller konvex yta av nämnda främre element i den främre linsgruppen.

7. Okular-system enligt något av de före gående kraven, k a n n e t e c k n a t av att den främre linsgruppen är relativt väl åtskild från nämnda bakre línselement eller linsgrupp.

8. Okular-system enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a t av att frontytan av nämnda bakre lins- element eller'linsgrupp ligger tätt intill eller effektivt i kontakt med den främre linsgruppens bakre yta. 457 573 13

9. Okular-system enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a t av att förhållandet mellan den absoluta fokallängden för den främre linsgruppen och den för nämnda bakre línselement eller línsgrupp ligger inom om- rådet 1,5 till 3,5.

10. Användning av ett okularsystem enligt något av de föregående kraven í ett icke-Galíleískt afokalt infraröd- optiskt system.