Патент на изобретение №2276799

(54) ОБЪЕКТИВ ДЛЯ БЛИЖНЕЙ ИК-ОБЛАСТИ СПЕКТРА

(57) Реферат:

Объектив может быть использован в качестве объектива для приборов ночного видения. Объектив содержит два компонента, первый из которых – силовой, состоит из плосковыпуклой линзы, обращенной выпуклостью к предмету, двухсклеенного мениска, обращенного выпуклостью к предмету, и плосковогнутой линзы, обращенной вогнутостью к изображению. Второй компонент – корректирующий, из плосковыпуклой линзы и мениска, обращенных выпуклостями к предмету, при этом количество марок стекол по номенклатуре не превосходит двух. Обеспечивается создание объектива с повышенными технологическими показателями за счет упрощения конструкции при сохранении высоких эксплуатационных характеристик. 1 табл., 4 ил.

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в приборах ночного видения.

Известны объективы для приборов ночного видения по патентам RU №2047200, МПК G 02 B 13/14, 9/34, 1995 г., RU №2072733, МПК G 02 B 13/14, 9/34, 1997 г., RU №2181207, МПК G 02 B 13/14, 9/60, 2002 г., RU №2105333, МПК G 02 B 9/12, 9/34, 15/22 1998 г.

Основным недостатком этих объективов является низкая разрешающая способность. Качество изображения, оцениваемое коэффициентом передачи модуляции (КПМ), для спектрального диапазона 0,65-0,9 мкм на пространственной частоте N=30 лин/мм для центра и края поля не превосходит 0,7, что делает эти объективы ограничивающими качество при использовании их в приборах ночного видения с электронно-оптическими преобразователями (ЭОП) 2-го, 2+ и 3-го поколений.

Наиболее близким аналогом является объектив для ИК-области спектра по патенту RU №2218585, МПК G 02 B 13/14, 9/60, 2003 г., содержащий установленные по ходу луча силовой и коррекционные компоненты, при этом силовой компонент включает в себя положительную двухлинзовую склейку, положительный одиночный мениск и отрицательную двухлинзовую склейку, а коррекционный компонент выполнен в виде двух менисков, обращенных выпуклостями друг к другу, при этом показатели преломления материалов линз объектива превышают 1,65. Основными недостатками аналога являются большое количество линз и большая номенклатура используемых марок стекол.

Задачей изобретения является создание объектива с повышенными технологическими показателями при сохранении высоких эксплуатационных характеристик.

Технический результат, достигаемый при осуществлении изобретения – это упрощение конструкции.

Это достигается тем, что в объективе для ближней ИК-области спектра, выполненном в виде установленных по ходу луча силового и коррекционного компонентов, при этом силовой компонент состоит из двух положительных и отрицательной линзы, а коррекционный компонент состоит из одиночной линзы и мениска, обращенного выпуклостью к предмету, в отличие от известного, в силовом компоненте первая линза выполнена в виде одиночной плосковыпуклой, обращенной выпуклостью к предмету, вторая в виде двухсклеенного мениска, обращенного выпуклостью к предмету, третья в виде одиночной плосковогнутой линзы, обращенной вогнутостью к изображению, а в коррекционном компоненте первая линза выполнена в виде плосковыпуклой, обращенной выпуклостью к предмету, при этом количество марок стекол по номенклатуре не превосходит двух.

Изобретение поясняется чертежами: на фиг.1 изображена оптическая схема объектива, на фиг.2 – график продольной сферической аберрации, на фиг.3 – график кривизны и дисторсии, на фиг.4 – график полихроматического коэффициента передачи модуляции (КПМ).

Объектив для ближней ИК-области спектра (фиг.1) содержит силовой и коррекционный компоненты. Силовой компонент состоит из плосковыпуклой линзы 1, обращенной выпуклостью к предмету, двухсклеенного положительного мениска 2, обращенного выпуклостью к предмету, и плосковогнутой линзы 3, обращенной вогнутостью к изображению. Коррекционный компонент выполнен из плосковыпуклой линзы 4, обращенной выпуклостью к предмету и мениска 5, обращенного вогнутостью к изображению.

Объектив работает следующим образом: свет от предмета, расположенного на бесконечно большом расстоянии от первого компонента, преломляясь, проходит через линзы 1, 2, 3, 4, 5 и формирует в фокальной плоскости объектива изображение предмета.

В соответствии с предложенным техническим решением рассчитан вариант объектива для фокусного расстояния f’=100 мм, конструктивные параметры которого приведены в таблице.

Радиусы, мм	Толщины, мм	Марка стекла
52,72
	10	ТК21
	1
44,98
	11	ТК21
-183,65
	4,5	ТФ5
77,98
	7
	4	ТФ5
27,35
	51
42,07
	5	ТК21
	0,5
18,967
	6	ТК21
16,293

Объектив имеет угол поля зрения 2=9^o, относительное отверстие 1:2 и высокое качество изображения:

– сферическая аберрация на зоне зрачка m=0,707 S’=-0,027 мм (фиг.2),

– меридиональная кривизна Х’m=0,022 мм (фиг.3),

– сагиттальная кривизна X’s=-0,006 мм (фиг.3).

Полихроматический коэффициент передачи модуляции (КПМ) в изображении синусоидальной миры абсолютного контраста на пространственной частоте N=30 мм^-1 (фиг.4) в спектральном интервале длин волн от 660 до 920 нм составляет

1) для осевой точки предмета – 0,78,

2) для края поля:

меридиональное сечение – 0,74,

сагиттальное сечение – 0,75.

У ближайшего аналога КПМ на частоте N=30 мм^-1 для разных примеров:

1) для осевой точки предмета – от 0,72 до 0,88

2) для края поля:

меридиональное сечение – от 0,58 до 0,69,

сагиттальное сечение – 0,63 до 0,78.

Как видно из конкретного примера расчета, объектив для ближней ПК-области спектра выполнен с меньшим количеством линз, с улучшенной технологичностью (три поверхности плоские), уменьшена номенклатура используемых марок стекол (две марки стекла) при сохранении высокого качества изображения.

Таким образом, получен объектив для ближней ПК-области спектра с повышенными технологическими показателями при сохранении высоких эксплуатационных характеристик.

Формула изобретения

Объектив для ближней ИК-области спектра, выполненный в виде установленных по ходу луча силового и коррекционного компонентов, при этом силовой компонент состоит из двух положительных и отрицательной линзы, а коррекционный компонент состоит из одиночной линзы и мениска, обращенного выпуклостью к предмету, отличающийся тем, что в силовом компоненте первая линза выполнена в виде одиночной плосковыпуклой, обращенной выпуклостью к предмету, вторая в виде двухсклеенного мениска, обращенного выпуклостью к предмету, третья в виде одиночной плосковогнутой линзы, обращенной вогнутостью к изображению, а в коррекционном компоненте первая линза выполнена в виде плосковыпуклой, обращенной выпуклостью к предмету, при этом количество марок стекол по номенклатуре не превосходит двух.

РИСУНКИ