RU2050565C1

RU2050565C1 - Objective for ir spectral range

Info

Publication number: RU2050565C1
Authority: RU
Inventors: А.Ф. Кельдиватов; М.М. Назмеев; Т.В. Рождественская
Original assignee: Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики"
Priority date: 1992-02-21
Filing date: 1992-02-21
Publication date: 1995-12-20

Abstract

FIELD: optical instrument engineering. SUBSTANCE: objective has two components, both are positive. Components are made in form of single menisci, which are turned with their concavities to image. The components are made of germanium. Aspherical surfaces of the components are turned one to the other. Focal powers of the first and the second components are equal to 0.4 and 1.1 focal power of the objective correspondingly. EFFECT: improved precision. 4 dwg

Description

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к линзовым светосильным объективам для тепловизионных приборов, работающих в далекой инфракрасной (ИК) области спектра, и может быть использовано в приборах, регистрирующих ИК-излучение, например, от 8 до 14 мкм. The invention relates to optical instrumentation, namely to aperture lenses for thermal imaging devices operating in the far infrared (IR) region of the spectrum, and can be used in devices that record infrared radiation, for example, from 8 to 14 microns.

Известен линзовый объектив для ИК-области спектра [1]
Объектив состоит из трех компонентов: первый и третий положительные и расположенный между ними отрицательный. Все компоненты выполнены в виде одиночных линз. Конструкция компонентов и материалы, примененные в них (германий, флюорит), позволяют, как показал расчет, получить объектив с угловым полем зрения до 14^о при относительном отверстии до 1:1,1.Known lens for the infrared region of the spectrum [1]
The lens consists of three components: the first and third are positive and the negative located between them. All components are made in the form of single lenses. The design of the components and the materials used in them (germanium, fluorite), allow, as shown by the calculation, to obtain a lens with an angular field of view of up to 14 ^about with a relative aperture of up to 1: 1.1.

Недостатком объектива является малое относительное отверстие, что ограничивает его применение в современных тепловизионных приборах, и, кроме того, он работает в области спектра 2-5 мкм и не может работать в далекой ИК-области (8-13 мкм). The disadvantage of the lens is a small relative aperture, which limits its use in modern thermal imaging devices, and, in addition, it works in the spectral region of 2-5 microns and cannot work in the far infrared region (8-13 microns).

Наиболее близким по технической сущности к данному является линзовый светосильный объектив [2] который содержит два положительных компонента, первый из которых выполнен в виде одиночного мениска, обращенного вогнутостью к изображению, вогнутая поверхность выполнена асферической, а второй компонент выполнен в виде выпукло-плоской линзы. Выпуклая поверхность выполнена асферической, такое построение компонентов в сочетании с примененным в них материалом (германий) позволило получить объектив с высоким относительным отверстием 1:0,7 с полем зрения до 18^о, при фокусном расстоянии 50 мм. Объектив работает в области спектра 8-13 мкм.The closest in technical essence to this is the lens fast lens [2] which contains two positive components, the first of which is made in the form of a single meniscus facing concavity to the image, the concave surface is aspherical, and the second component is made in the form of a convex-flat lens. The convex surface is aspherical, such a construction of the components in combination with the material used (germanium) made it possible to obtain a lens with a high relative aperture of 1: 0.7 with a field of view up to 18 ^about , with a focal length of 50 mm. The lens operates in the spectral region of 8-13 microns.

Недостатком объектива является недостаточная коррекция аберраций. Так, для точки на оси фигура рассеяния лучей составляет 0,1 мм, а по полю доходит до 0,18 мм, что несколько сдерживает применение объектива в высокоразрешающих ИК-приборах. Кроме того, желательно несколько повысить относительное отверстие объектива. The disadvantage of the lens is insufficient correction of aberrations. So, for a point on the axis, the ray scattering pattern is 0.1 mm, and in the field it reaches 0.18 mm, which somewhat inhibits the use of the lens in high-resolution IR devices. In addition, it is desirable to slightly increase the relative aperture of the lens.

Целью изобретения является создание линзового объектива с увеличенным относительным отверстием и улучшенным качеством изображения, предназначенного для использования его в высокоразрешающих ИК-приборах для обнаружения и опознавания тепловых объектов. The aim of the invention is the creation of a lens with an increased relative aperture and improved image quality, intended for use in high-resolution IR devices for the detection and recognition of thermal objects.

Цель достигается тем, что в объективе для инфракрасной области спектра, содержащем два положительных компонента, первый из которых выполнен в виде одиночного мениска, обращенного вогнутостью к изобретению, а второй в виде одиночной линзы, вторая поверхность первого и первая поверхность второго компонента выполнены асферическими, второй компонент выполнен в виде мениска, обращенного вогнутостью к изображению, при этом оптические силы первого и второго компонентов составляют порядка 0,4 и 1,1 оптической силы объектива соответственно. The goal is achieved by the fact that in the lens for the infrared region of the spectrum containing two positive components, the first of which is made in the form of a single meniscus, facing concavity to the invention, and the second in the form of a single lens, the second surface of the first and the first surface of the second component are aspherical, the second the component is made in the form of a meniscus facing concavity to the image, while the optical powers of the first and second components are of the order of 0.4 and 1.1 of the optical power of the lens, respectively.

На фиг. 1 приведена оптическая схема объектива; на фиг. 2-4 приведены графики остаточных аберраций объектива. In FIG. 1 shows the optical circuit of the lens; in FIG. 2-4 are graphs of the residual lens aberrations.

Объектив состоит из двух линз 1, 2. Первая линза 1 положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, вторая поверхность выполнена асферической с уравнением
y² + z² 527,5x 25,64x² 0,021678x³ -0,050974x⁴, составляет первый компонент объектива.The lens consists of two lenses 1, 2. The first lens 1 is a positive meniscus, facing concavity to the image, the second surface is aspherical with the equation
y ² + z ² 527.5x 25.64x ² 0.021678x ³ -0.050974x ⁴ , is the first component of the lens.

Линза 2 выполнена в виде положительного мениска, обращенного вогнутостью к изображению, первая поверхность асферическая с уравнением
y² + z² 271,27x + 2,428x² 0,65836x³ + +0,060802x⁴, составляет второй компонент объектива. Оба компонента выполнены из германия.Lens 2 is made in the form of a positive meniscus facing concavity to the image, the first surface is aspherical with the equation
y ² + z ² 271.27x + 2.428x ² 0.65836x ³ + + 0.060802x ⁴ , makes up the second component of the lens. Both components are made of germanium.

Такое выполнение компонентов в сочетании с примененным в них материалом (германия) позволило получить достаточно хорошую коррекцию аберраций по всему полю зрения во всей рабочей области спектра. This embodiment of the components in combination with the material used in them (Germany) made it possible to obtain a fairly good correction of aberrations over the entire field of view in the entire working region of the spectrum.

Объектив имеет следующие характеристики. The lens has the following characteristics.

Фокусное расстояние 50 мк, относительное отверстие 1:0,68, угловое поле зрения 18^о. Объектив работает в области спектра 8-13 мкм.Focal length 50 microns, relative aperture 1: 0.68, angular field of view 18 ^o . The lens operates in the spectral region of 8-13 microns.

Как видно из графиков остаточных аберраций, представленных на фиг. 2-4, объектив имеет хорошее качество изображения и может быть использован в современных высокоразрешающих тепловизионных приборах. As can be seen from the graphs of the residual aberrations shown in FIG. 2-4, the lens has good image quality and can be used in modern high-resolution thermal imaging devices.

Claims

LENS FOR INFRARED AREA OF THE SPECTRUM, containing two components, the first of which is a positive meniscus facing concavity to the image, and the second is a positive lens with a convex front surface, while the components facing one another are aspherical, characterized in that the second component is made in the form meniscus, and the optical powers of the first and second components are of the order of 0.4 and 1.1 of the optical power of the lens, respectively.