Патент на изобретение №2339983
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) ЛИНЗОВЫЙ ОБЪЕКТИВ С ИЗМЕНЯЕМЫМ ФОКУСНЫМ РАССТОЯНИЕМ ДЛЯ РАБОТЫ В ИК-ОБЛАСТИ СПЕКТРА (ВАРИАНТЫ)
(57) Реферат:
Объектив может быть использован в приборах, работающих в ИК-диапазоне для задач обнаружения, различения и опознавания объектов. Объектив содержит установленные по ходу лучей первый и последний неподвижные положительные компоненты и подвижные одиночные линзы, расположенные между ними. Первый компонент – мениск, обращенный вогнутостью к плоскости изображения. Первая перемещающаяся линза – двояковогнутая, вторая – положительная. Последний компонент – одиночный мениск, обращенный вогнутостью к плоскости изображения. Все элементы оптической системы изготовлены из материала одной марки. Между второй перемещающейся линзой и последним неподвижным компонентом введена дополнительная линза, которая в первом варианте имеет возможность перемещения, и подвижные линзы перемещаются без сохранения постоянного расстояния между вершинами своих преломляющих поверхностей. Во втором варианте дополнительная линза неподвижна, а подвижные компоненты перемещаются в противоположных направлениях. Технический результат – улучшение качества изображения и уменьшение габаритных размеров. 2 н.п. ф-лы, 2 табл., 4 ил.
Изобретение относится к области оптико-электронного приборостроения и может быть использовано в качестве объектива тепловизионных приборов для наблюдения и опознавания объектов по тепловому излучению. Известен объектив [1] состоящий из четырех компонентов, причем третий, четвертый установлены с возможностью ввода и вывода их из оптической схемы для изменения фокусного расстояния. Первый и второй компоненты обеспечивают фокусное расстояние f’=449,22 мм, режим узкого поля зрения. Для обеспечения фокусного расстояния f’=117,41 мм – режим широкого угла поля зрения – вводятся третий компонент между первым и вторым и четвертый компонент за вторым. Его недостатком является большое количество оптических элементов. В результате увеличиваются габаритные размеры и повышается поглощение падающего излучения линзами объектива. Известен другой объектив [2], состоящий из трех групп компонентов, с возможностью ввода и вывода второй группы из оптической схемы для изменения фокусного расстояния. Его недостатком являются повышенные габаритные размеры и, как следствие, невозможность применения в аппаратуре, к которой предъявляются жесткие массогабаритные требования, а также необходимость придания преломляющим поверхностям некоторых элементов сложной асферической формы. Уменьшение габаритных размеров вышеуказанных объективов невозможно из-за необходимости иметь дополнительное пространство для размещения компонентов, вводимых в оптическую схему при изменении ее фокусного расстояния. Выполнение всех преломляющих поверхностей второго объектива сферическими без потери качества изображения невозможно. Наиболее близким, принятым за прототип, является линзовый объектив [З] с дискретной сменой фокусного расстояния для работы в инфракрасной области спектра с установленными по ходу лучей первым и последним неподвижными положительными компонентами и подвижным отрицательным компонентом, расположенным между ними, при этом первый компонент выполнен в виде положительного мениска, обращенного вогнутостью к плоскости изображения. Недостатками этого объектива являются большие габаритные размеры, низкое качество изображения и малая разрешающая способность, которые ограничивают использование этого объектива с приемниками теплового излучения, величина термочувствительного элемента которых лежит в пределах 25-35 мкм. Задачей данного изобретения является обеспечение более высоких технических характеристик объектива: улучшение качества изображения и уменьшение габаритных размеров. Поставленная задача достигается тем, что предлагается линзовый объектив с изменяемым фокусным расстоянием для работы в инфракрасной области спектра, содержащий установленные по ходу лучей первый и последний неподвижные положительные компоненты и подвижные одиночные линзы, расположенные между ними, при этом первый по ходу луча компонент выполнен в виде мениска, обращенного вогнутостью к плоскости изображения, первая по ходу луча перемещающаяся линза выполнена в виде двояковогнутой отрицательной линзы, вторая по ходу луча перемещающаяся линза имеет положительную оптическую силу, отличающийся тем, что в нем вогнутая поверхность первого мениска и вторая вогнутая поверхность первой перемещающейся линзы имеют сферическую форму, последний компонент выполнен в виде одиночного мениска, обращенного вогнутостью к плоскости изображения, между второй перемещающейся линзой и последним неподвижным компонентом введена дополнительная линза, имеющая возможность перемещения вдоль оптической оси, подвижные линзы перемещаются без сохранения постоянного расстояния между вершинами своих преломляющих поверхностей и все элементы оптической системы изготовлены из материала одной марки. Поставленная задача достигается тем, что предлагается устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительная линза установлена неподвижно, а перемещение подвижных компонентов происходит в противоположных направлениях. Конструктивные параметры данных объективов приведены в таблицах 1 и 2. Предложенное изобретение иллюстрируется следующими графическими материалами. Фиг.1 – положение компонентов в объективе первого варианта при: а) б) Фиг.2 – положение компонентов в объективе второго варианта при: а) б) Фиг.3 – график ЧКХ первого варианта при: а) б) Фиг.4 – график ЧКХ второго варианта при: а) б) На фиг.3 и фиг.4 показаны графики частотно-контрастной характеристики предлагаемых вариантов объектива. По оси абсцисс отложена пространственная частота N мм-1, отнесенная к плоскости изображения объектива, а по оси ординат – коэффициент передачи контраста Т в относительных единицах.
Числитель дроби для Объектив имеет следующие характеристики:
Числитель дроби для Объектив имеет следующие характеристики:
Из приведенных графиков, а также из анализа работы прототипа на частотах 100-130 мм-1 видно, что предлагаемая схема объектива имеет более высокие показатели по качеству даваемого изображения. Данный объектив может применяться в приборах, работающих в ИК-диапазоне для задач обнаружения, различения и опознавания объектов. Источники информации 1. Патент Российской Федерации №92002027 (аналог). 2. Journal of Optics A: Pure and Applied Optics, №5 (2003), p.308-322 (аналог). 3. WO №99/59015 (прототип).
Формула изобретения
1. Линзовый объектив с изменяемым фокусным расстоянием для работы в ИК-области спектра, содержащий установленные по ходу лучей первый и последний неподвижные положительные компоненты и подвижные одиночные линзы, расположенные между ними, при этом первый по ходу луча компонент выполнен в виде мениска, обращенного вогнутостью к плоскости изображения, первая по ходу луча перемещающаяся линза выполнена в виде двояковогнутой отрицательной линзы, вторая по ходу луча перемещающаяся линза имеет положительную оптическую силу, отличающийся тем, что в нем вогнутая поверхность первого мениска и вторая вогнутая поверхность первой перемещающейся линзы имеют сферическую форму, последний компонент выполнен в виде одиночного мениска, обращенного вогнутостью к плоскости изображения, между второй перемещающейся линзой и последним неподвижным компонентом введена дополнительная линза, имеющая возможность перемещения вдоль оптической оси, подвижные линзы перемещаются без сохранения постоянного расстояния между вершинами своих преломляющих поверхностей и все элементы оптической системы изготовлены из материала одной марки. 2. Линзовый объектив с изменяемым фокусным расстоянием для работы в ИК-области спектра, содержащий установленные по ходу лучей первый и последний неподвижные положительные компоненты и подвижные одиночные линзы, расположенные между ними, при этом первый по ходу луча компонент выполнен в виде мениска, обращенного вогнутостью к плоскости изображения, первая по ходу луча перемещающаяся линза выполнена в виде двояковогнутой отрицательной линзы, вторая по ходу луча перемещающаяся линза имеет положительную оптическую силу, отличающийся тем, что в нем вогнутая поверхность первого мениска и вторая вогнутая поверхность первой перемещающейся линзы имеют сферическую форму, последний компонент выполнен в виде одиночного мениска, обращенного вогнутостью к плоскости изображения, между второй перемещающейся линзой и последним неподвижным компонентом введена дополнительная неподвижная линза, перемещение подвижных компонентов происходит в противоположных направлениях и все элементы оптической системы изготовлены из материала одной марки.
РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
‘=60 мм;
