Компактний двоелементний інфрачервоний об’єктив

Реферат: UA 88173 U UA 88173 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до оптичного приладобудування, зокрема до малогабаритних об'єктивів, що працюють в інфрачервоному (14) діапазоні довжин хвиль та можуть бути використані для отримання інформації від зовнішніх об'єктів, наприклад, у складі тепловізійних прицілів для зброї. Відомим найближчим аналогом є компактний двоелементний інфрачервоний об'єктив за патентом США № US 7672045 В2, МПК G02B13/14, публікація від 2 березня 2010, що містить два компоненти з асферичними поверхнями і апертурну діафрагму, перший компонент виконаний позитивним, другий - позитивним. Об'єктив має відносний отвір 1:1,1 кутове поле 22,4°. Недоліком цього об'єктива є недостатня якість зображення. Задачею корисної моделі є забезпечення високої якості зображення за рахунок конструктивного виконання його оптичної схеми, а саме використання особливого типу асферичних поверхонь. Поставлена задача вирішується тим, що в компактному двоелементному ІЧ об'єктиві, що містить два компоненти з асферичними поверхнями і апертурну діафрагму, перший компонент виконаний як позитивний меніск, повернутий увігнутістю до зображення, другий - як позитивний меніск, повернутий увігнутістю до зображення, новим є те, що апертурна діафрагма розташована безпосередньо перед першим компонентом (фактично збігається з першою оптичною поверхнею), а всі асферичні поверхні виконані як поверхні типу CON, запропонованого Г. Форбсом в статті (Forbes G. W., "Shape specification for axially symmetric optical surfaces", Opt. Express 15, 2007, pp. 5218-5226). Зазначена сукупність дозволяє отримати необхідну й достатню кількість параметрів оптичної системи, що дозволяють створити компактний двоелементний ІЧ об'єктив з високою якістю зображення. Сукупність усіх зазначених вище ознак дозволяє вирішити поставлену задачу. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями: - На фіг. 1 представлена оптична схема компактного двоелементного ІЧ об'єктива. - На фіг. 2 представлені графіки поперечної аберації світлосильного об'єктива згідно з запропонованою корисною моделлю. - На фіг. 3 показані графіки хвильової аберації світлосильного об'єктива згідно з запропонованою корисною моделлю. - На фіг. 4 зображені графіки кривизни поля та астигматизму світлосильного об'єктива згідно з запропонованою корисною моделлю. - На фіг. 5 приведений графік величини відносної дисторсії в залежності від відносного значення кутового поля світлосильного об'єктива згідно з запропонованою корисною моделлю. - На фіг. 6 показані точкові діаграми для осьового та позаосьових пучків світлосильного об'єктива згідно з запропонованою корисною моделлю. Компактний двоелементний інфрачервоний об'єктив містить послідовно розташовані по ходу променя апертурну діафрагму та два компоненти, позитивний меніск 1, розташований увігнутою поверхнею до простору зображення, та другий позитивний меніск 2, також розташований увігнутою поверхнею до простору зображення. Об'єктив працює так. Випромінювання від нескінченно віддаленого об'єкта послідовно проходить через усі елементи об'єктива (1 і 2), після яких утворюється зображення у фокальній площині об'єктива. Зображення потрапляє на світлочутливий шар мікроболометра або будьякого іншого приймача для ІЧ-діапазону (на кресленнях приймач випромінювання не показаний). Прикладом конкретної реалізації запропонованої корисної моделі є компактний двоелементний 14 об'єктив, що має фокусну відстань 28,2747 мм, відносний отвір 1:1,1 та кутове поле 2w-22,4°, спектральний діапазон роботи - 7,5…14 мкм. Тип асферичних поверхонь (CON) запропонованої корисної моделі описується рівнянням асферичних поверхонь Форбса, а значення коефіцієнтів асферичності представлені в таблиці 3. Основні технічні параметри об'єктива представлені в таблиці 1, а конструктивні параметри в таблицях 2 і 3. 1 UA 88173 U Таблиця 1 Технічні параметри об'єктива № 1 2 3 4 5 Найменування параметра Задня фокусна відстань, мм Кутове поле, кутових градусів Відносний отвір Задній фокальний відрізок, мм Загальна довжина, мм Значення 28,275 22,4 1:1,1 6,054 46,944 Таблиця 2 Конструктивні параметри об'єктива Радіус кривизни поверхні, мм № поверхні Предмет 1 (апертурна діафрагма) 2 3 4 Зображення Осьова відстань, мм нескінченність Марки матеріалу Повітря Світлові висоти, мм 3 Германій 12,87 31,944 6 6 Повітря Германій Повітря Повітря 12,34 10,21 7,76 5,56 38,8557 48,9602 18,9448 18,5168 нескінченність Таблиця 3 Коефіцієнти асферичних поверхонь об'єктива № поверхні 1 2 3 4 Нормувальний радіус, мм 13 13 10,3 10 Коефіцієнт АО Коефіцієнт А1 -0,117334 -0,138148 7,4692Е-3 -41,199940 0,020010 0,018637 -0,016337 -35,18266 Коефіцієнт А2 Коефіцієнт A3 -0,010957 -0,015016 -0,010183 -22,691124 4,2834Е-3 3,3795Е-3 -7,9818Е-3 -11,109065 Продовження табл. 3 № поверхні 10 15 Коефіцієнт А5 Коефіцієнт А6 1 2 3 4 5 Коефіцієнт А4 -2,3594Е-3 -4,0384Е-3 -3,7260E-3 -3,969394 1,1519Е-3 6,2283Е-4 -1,9037Е-3 -0,93772 -5,1364Е-4 -1,2528Е-3 7,1438Е-5 -0,110684 Конічний коефіцієнт 0,393506 1,377112 1,121433 3,303531 Технічними перевагами запропонованої корисної моделі в порівнянні з найближчим аналогом є: - зменшення максимуму поперечної аберації з 90 мкм до 37 мкм в у всьому спектральному діапазоні та всьому полі зору; - зменшення максимуму хвильової аберації з 0,66 довжини хвилі до 0,4 довжини хвилі у всьому спектральному діапазоні та всьому полі зору; - зменшення кривизни поля з 11 мм до 0,06 мм; - зменшення астигматизму з 6 мм до 0,15 мм у всьому спектральному діапазоні; - зменшення відносної дисторсії з 0,25 % до 0,138 % у всьому спектральному діапазоні. Реалізація технічних переваг об'єктива запропонованої корисної моделі підвищує інформативність за рахунок поліпшення якості його зображення та дозволяє використовувати його як компактний двоелементний 14 об'єктив у складі тепловізійного прицілу для зброї. 2 UA 88173 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 Компактний двоелементний інфрачервоний об'єктив, що містить два компоненти з асферичними поверхнями і апертурну діафрагму, перший компонент виконаний як позитивний меніск, розташований увігнутою поверхнею до простору зображення, другий компонент також виконаний як позитивний меніск та розташований увігнутою поверхнею до простору зображення, який відрізняється тим, що апертурна діафрагма розташована перед першим компонентом, а поверхні об'єктива виконано як асферичні поверхні Форбса. 3 UA 88173 U 4 UA 88173 U 5 UA 88173 U 6 UA 88173 U 7 UA 88173 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 8