Объектив для приборов ночного видения

Объектив содержит шесть оптических компонентов, первый из которых со стороны пространства предметов выполнен в виде одиночной положительной двояковыпуклой линзы, второй компонент выполнен в виде склейки из положительной выпукло-вогнутой и отрицательной выпукло-вогнутой линз, выпуклой поверхностью положительной линзы обращенной к первому компоненту, третий компонент выполнен в виде одиночного отрицательного мениска, вогнутой поверхностью обращенного ко второму компоненту, четвертый компонент выполнен в виде склейки из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, при этом выпуклая поверхность склейки обращена к третьему компоненту, пятый компонент выполнен в виде одиночной двояковыпуклой линзы, шестой компонент - одиночный отрицательный мениск, вогнутой поверхностью обращенный к пятому компоненту. Обеспечивается уменьшение аберраций, в том числе по краю поля зрения, а также получение высоких значений полихроматических частотно-контрастных характеристик с учетом спектральной эффективности фотокатода в области повышенных пространственных частот. 3 ил., 4 табл.

 

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к оптическому приборостроению, и может быть использовано при разработке имодернизации приборов ночного видения.

Известен шестилинзовый объектив дли приборов ночного видения “Гелиос ПА” /1/ с диаметром входного зрачка 100 мм и относительным отверстием 1:1,5, содержащий четыре оптических компонента, первый из которых со стороны пространства предметов компонент выполнен в виде одиночной двояковыпуклой линзы, второй компонент выполнен в виде склейки, состоящей 10 двух выпукло-вогнутых линз, выпуклой поверхностью обращенный к первому компоненту, третий компонент представляет собой склейку, состоящую из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, вогнутой поверхностью обращенный ко второму компоненту, четвертый компонент выполнен в виде одиночной двояковыпуклой линзы.

Недостатком объектива являются недостаточно исправленные уровни аберраций, недостаточный уровень частотно-контрастных характеристик.

Известен восьмилинзовый объектив, содержащий шесть оптических компонентов, первый из которых выполнен в виде одиночной положительной выпукло-вогнутой линзы, выпуклой поверхностью обращенный к пространству предметов, второй компонент выполнен в виде одиночной положительной выпукло-вогнутой линзы, выпуклой поверхностью обращенный к первому компоненту, третий компонент выполнен в виде склейки, состоящей из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, выпуклой поверхностью обращенной ко второму компоненту, четвертый компонент выполнен в виде одиночного отрицательного мениска, вогнутой поверхностью обращенного к третьему компоненту, пятый компонент выполнен в виде склейки, состоящей из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, выпуклой поверхностью обращенной к четвертому компоненту, шестой компонент - в виде одиночной двояковыпуклой линзы /2/.

Диаметр входного зрачка объектива 104 мм, относительное отверстие 1:1,65.

На фиг.1 представлена принципиальная оптическая схема объектива, где цифрами обозначены номера компонентов объектива.

В таблице I приведены значения радиусов линз, толщин линз, воздушных промежутков, марок стекол указанного объектива.

Таблица I
№№ п.п.	Радиусы кривизны, мм	Осевые растояния, мм	Марки стекол
0	-	-	воздух
1	159,706	17,000	ТК121
2	682,325	3,000	воздух
3	274,223	13,000	ТК121
4	471,807	3,000	воздух
5	132,465	22,000	ТК121
6	-498,846	6,000	ТФ107
7	116,122	22,100	воздух
8	-108,652	7,000	ТФ110
9	-216,280	9,000	воздух
10	103,030	18,000	ТК121
11	-103,030	8,000	ОФ101
12	59,018	7,330	воздух
13	132,465	11,830	ТК121
14	-191340	85,208	воздух
15	0,0	7,9	К8
16	00		воздух

Объектив формирует изображение предмета с обеспечением полихроматической контрастности с учетом спектральной эффективности мультищелочного фотокатода в соответствии с данными таблицы II, в которой приведены значения частотно-контрастных характеристик для ряда пространственных частот в плоскости наилучшей установки с учетом спектральной эффективности мультищелочного фотокатода. График спектральной эффективности мультищелочного фотокатода изображен на фиг.2.

Таблица II
Система-Объектив o/j=1,66/172 2w=6°
Частотно-контрастная характеристика
Простран. частота, лин/мм	Точка на оси	Y=-3,000	Y=-2,3555	Y=-2,0719	Y=-1,3004
		мер.	саг.	мер.	саг.	мер.	саг.	мер.	саг.
Полихроматические (непрерывный спектр λн=546нм, λв=900нм)
0.00	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
10.00	0,95	0,47	0,86	0,53	0,90	0,65	0,92	0,81	0,94
20.00	0,82	035	0,58	0,39	0,67	0,45	0,75	0,57	0,80
30.00	0,71	0,27	0,35	0,32	0,47	0,38	0,59	0,47	0,67
40.00	0,63	0,23	0,20	0,27	0,32	0,33	0,46	0,41	0,58
50.00	0,58	0,20	0,12	0,24	0,21	0,29	0,36	0,37	0,51
60.00	0,53	0,17	0,10	0,21	0,14	0,25	0,27	0,34	0,44
70.00	0,49	0,15	0,10	0,18	0,11	0,23	0,20	0,31	0,37
80.00	0,45	0,13	0,10	0,16	0,11	0,21	0,16	0,29	0,32
90.00	0,42	0,12	0,08	0,15	0,10	0,19	0,14	0,26	0,28
100.00	0,38	0,10	0,07	0,13	0,09	0,18	0,13	0,25	0,24
o/j - относительное отверстие/фокусное расстояние, w - половина угла поля зрения объектива, Y - угловая координата.

Недостатком объектива является недостаточно исправленные уровни аббераций, недостаточно высокий уровень частотно-контрастных характеристик, преимущественно по краю поля зрения. При наличии в настоящее время электронно-оптических преобразователей с прямым переносом изображения и равномерной разрешающей способностью по всему полю зрения это является существенным недостатком.

Задачей изобретения является создание объектива преимущественно с диаметром входного зрачка 102 мм и относительным отверстием 1:1,65 с удовлетворительно исправленными уровнями аббераций, в том числе по краю поля зрения, имеющего высокие значения полихроматических частотно-контрастных характеристик с учетом спектральной эффективности мультищелочного фотокатода в области повышенных пространственных частот и, как следствие, обеспечивающего высокую, конкурентоспособную дальность видения наблюдательных приборов, созданных на базе указанного объектива и усилителей яркости изображения.

Поставленная задача достигается тем, что предложен объектив, содержащий шесть оптических компонентов, первый из которых со стороны пространства предметов выполнен в виде одиночной двояковыпуклой линзы, второй компонент выполнен в виде склейки из двух линз, первая из которых - положительная выпукло-вогнутая линза, вторая - отрицательная выпукло-вогнутая линза, выпуклой поверхностью положительной линзы обращенной к первому компоненту, третий компонент выполнен в виде одиночного отрицательного мениска, вогнутой поверхностью обращенного ко второму компоненту, четвертый компонент выполнен в виде склейки из двух линз, первая из которых - двояковыпуклая линза, вторая - двояковогнутая линза, двояковыпуклой линзой обращенной к третьему компоненту, пятый компонент выполнен в виде двояковыпуклой линзы, шестой компонент выполнен в виде одиночного отрицательного мениска, вогнутой поверхностью обращенного к пятому компоненту.

Отличием предлагаемого объектива является то, что первый компонент выполнен в виде двояковыпуклой линзы, второй компонент выполнен в виде склейки из двух линз, первая из которых - положительная выпукло-вогнутая линза, вторая - отрицательная выпукло-вогнутая линза, выпуклой поверхностью положительной линзы склейки обращенной к первому компоненту, третий компонент выполнен в виде одиночного отрицательного мениска, вогнутой поверхностью обращенного ко второму компоненту, четвертый компонент выполнен в виде склейки из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, двояковыпуклой линзой обращенной к третьему компоненту, пятый компонент выполнен в виде одиночной двояковыпуклой линзы, шестой компонент выполнен в виде одиночного отрицательного мениска, вогнутой поверхностью обращенного к пятому компоненту. Сущность изобретения поясняется чертежом. На фиг.3 представлена принципиальная оптическая схема предлагаемого объектива. Объектив имеет диаметр входного зрачка 102 мм, относительное отверстие 1:1,65 и фокусное расстояние 167,81 мм. В таблице III приведены значения радиусов линз, толщин линз, воздушных промежутков и марки стекол заявляемого объектива.

Таблица III
№№ п.п.	Радиусы кривизны, мм	Осевые расстояния, мм	Марки стекол
0	-	-	воздух
1	276,100	14,400	ТК21
2	-318,724	8,600	воздух
3	86,500	15,500	ТК21
4	2713,552	5,000	ТФ5
5	107,400	17,000	воздух
6	-153,460	6,000	ТФ5
7	-1025,709	27,850	воздух
8	261,200	17,000	БК10
9	-56,490	6,900	ОФ6
10	56,490	2,670	воздух
11	59,980	18,000	ТК21
12	-125,030	56,240	воздух
13	-39,720	4,000	КЖ
14	-88,720	14,793	воздух
15	0,000	3,200	К8
16	0,000	-	воздух

В таблице IV приведены значения полихроматических частотно-контрастных характеристик предлагаемого объектива.

Таблица IV
Система-Объектив о/j=1,65/168 2w=6°14’
Частотно-контрастная характеристика
Простран. частота, лин/мм	Точка на оси	Y=-3,07	Y=-2,4159	Y=-2,1216	Y=-1,3334
		мер.	саг.	мер.	саг.	мер.	саг.	мер.	саг.
Полихроматические (непрерывный спектр λн=546нм, λв=900 нм)
0,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00
10,00	0,99	0,96	0,96	0,97	0,97	0,98	0,98	0,98	0,98
20,00	0,94	0,86	0,85	0,89	0,89	0,91	0,91	0,93	0,93
30,00	0,88	0,73	0,74	0,78	0,79	0,83	0,83	0,86	0,87
40,00	0,81	0,61	0,64	0,67	0,69	0,74	0,75	0,79	0,79
50,00	0,74	0,51	0,57	0,57	0,62	0,65	0,68	0,71	0,72
60,00	0,68	0,42	0,52	0,49	0,56	0,58	0,62	0,64	0,66
70,00	0,61	0,34	0,48	0,41	0,51	0,51	0,57	0,58	0,60
80,00	0,55	0,28	0,44	0,35	0,48	0,46	0,53	0,53	0,56
90,00	0,50	0,23	0,40	0,30	0,44	0,41	0,49	0,48	0,51
100	0,45	0,19	0,37	0,26	0,41	0,37	0,46	0,44	0,48
o/j - относительное отверстие/фокусное расстояние; w - половина угла поля зрения заявляемого объектива; Y - угловая координата.

Объектив формирует изображение предмета с полихроматическими частотно-контрастными характеристиками с учетом спектральной эффективности мультищелочного фотокатода (фиг.2) в соответствии с данными таблицы IV. Как видно из таблиц значений полихроматических частотно-контрастных характеристик (табл. II) объектива-прототипа и табл. IV - предлагаемого объектива, рассчитанных в одном спектральном диапазоне длин волн 546,1...900 нм и с учетом одних и тех же значений спектральной эффективности мультищелочного фотокатода, предлагаемый объектив обеспечивает значительно более высокую контрастность формирования изображения объектов наблюдения как для точки на оси, так и для углового поля зрения. Это обеспечит значительный прирост дальности видения наблюдательных приборов ночного видения. В таблицах I и III в строке 15 в колонке “осевые расстояния” указаны толщины фотокатодных стекол усилителей яркости изображения вместе с толщинами компенсационных пластин (выбраны конструктивно), совместно с которыми объективы работают. Применение предлагаемого объектива обеспечит высокую дальность видения и, соответственно, конкурентоспособность приборов ночного видения.

Использованные источники информации;

1. Объектив “Гелиос-ПА”. Технические условия БЛЗ.877.044 ТУ, 1973 г.

2. Евразийский патент №000569, Евразийская заявка №199800359 от 21.04.98 г. (прототип).

Объектив для приборов ночного видения, содержащий шесть оптических компонентов, отличающийся тем, что, в целях повышения контрастности изображения, первый компонент со стороны пространства предметов выполнен в виде одиночной двояковыпуклой линзы, второй компонент выполнен в виде склейки из двух линз, первая из которых - положительная выпукло-вогнутая линза, вторая - отрицательная выпукло-вогнутая линза, выпуклой поверхностью положительной линзы склейки обращенной к первому компоненту, третий компонент выполнен в виде одиночного отрицательного мениска, вогнутой поверхностью обращенного ко второму компоненту, четвертый компонент выполнен в виде склейки из двух линз, первая из которых - двояковыпуклая линза, вторая - двояковогнутая линза, выпуклой поверхностью первой линзы склейки, обращенной к третьему компоненту, пятый компонент выполнен в виде двояковыпуклой линзы, шестой компонент выполнен в виде одиночного отрицательного мениска, вогнутой поверхностью обращенного к пятому компоненту.