DD297520A5

DD297520A5 - Hochgeoeffnetes ir-weitwinkelobjektiv mit bildseitig telezentrischen strahlengang

Info

Publication number: DD297520A5
Application number: DD33203689A
Authority: DD
Inventors: Juergen Noffke; Uwe Licht; Siegfried Bauer; Christian Dehmel
Original assignee: Jenoptik Carl Zeiss Jena Gmbh,De
Priority date: 1989-08-23
Filing date: 1989-08-23
Publication date: 1992-01-09

Abstract

Die Erfindung betrifft ein hochgeoeffnetes IR-Weitwinkelobjektiv mit bildseitig telezentrischem Strahlengang und ist wegen seiner hohen OEffnung besonders fuer Pyricons und pyroelektrische Sensoren geeignet. Weiterhin koennen in Verbindung mit Quantenempfaengern Objektstrukturen geringer Intensitaet uebertragen werden. Das erfindungsgemaesze IR-Weitwinkelobjektiv ist dadurch gekennzeichnet, dasz ein Duplet und eine daran anschlieszende Gruppe von zwei sammelnden Menisken, deren Woelbungen zueinander zeigend angeordnet sind, vorhanden sind, dasz das Duplet eine schwach positive bis negative Brechkraft aufweist, wobei die Brennweite groeszer als das 3,5fache der Objektivbrennweite ist, und dasz die Gruppe eine Brennweite vom 0,7- bis 1,1fachen der Objektivbrennweite besitzt. Fig. 1{Duplet, hochgeoeffnetes; IR-Weitwinkelobjektiv; Menisken; Objektivbrennweite; Objektstrukturen; Pyricons; Quantenempfaenger; Sensoren; telezentrischer Strahlengang}

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein hochgeöffnetes IR-Weitwinkelobjektiv mit bildseitig telezentrischem Strahlengang und ist wegen seiner hohen Öffnung besonders für Pyricons und pyroelektrische Sensoren geeignet. Weiterhin können in Verbindung mit Quantenempfängern Objektstrukturen geringer Intensität übertragen werden.

Charakteristik des bekannten Standet der Technik

In der Patentliteratur und den Fachzeitschriften sind verschiedenartige IR-Weitwinkelobjektive beschrieben.

In der Firmenschrift zum IR-Objektiv Irtal 0,7/18: 2σ = 45°, Firma Rank Organisation, GB wird darauf hingewiesen, daß die hohe Bildleistung nicht für das volle Bildfeld erreicht wird. Zudem ist bei diesem Objektiv sowie den IR-Objektiven RGG-00.5V: 0,7/25, 2σ = 41°,Firma Research Optical SystemsGroup>indDallmeyer0,8/25:2o = 40°, Firma Dallmeyer Optics, GB ein relativ kleiner Feldwinkol realisiert und sie besitzen auch keinen bildseitig telezentrischen Hauptstrahlengang, so daß es bei unterschiedlichen Objektpunkten mit gleicher Intensität zu unterschiedlichen Intensitäten am Empfänger kommt.

Aus der Patentliteratur sind weitere hochgeöffnete IR-Objektive für den Wärmebildbereich bekannt, dabei ist das in der ) IM: I C CJE BIA beschriebene lystem nur bis σ = 20° nutzbar, hat eine Schnittweite s' < 0,6f und besitzt keinen bildseitig telezentrischen Hauptstrahlengang. Das in der US-PS 4452954 angegebene IR-Objektiv ist zwar für ein Objektfeld 2σ = 60° nutzbar, es weist aber nur ein Öffnungsverhältnis 1:3,0 und eine kurze Schnittweite auf.

Foto-Weitwinkelobjektive besitzen eine geringere als die geforderte Öffnung und sind nicht vignettierungsfrei. Da sie zu dem kein Abschlußfenster vor der Empfängerfläche haben, können ihre bildseitigen Hauptstrahlwinkel groß sein. Als Beispiel sei die DE-PS 2160628 angeführt, wo ein System mit einem Öffnungsverhältnis 1:1,4 und einem Objektfeld 2σ = 63° angegeben ist.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist ein IR-Weitwinkelobjektiv für den Spektralbereich 3 bis 5μΐη oder 8 bis 14μηη mit einem Objektfeld von 2σ = 60° bei einer Öffnungszahl K < 1,0. Das Objektiv soll in seiner Herstellung technologisch einfach zu beherrschen sein.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neue konstruktive Lösung für ein IR-Weitwinkelobjektiv vorzuschlagen, wobei ein hoher Kontrast bis zu 10Lp/mm realisiert werden kann und es gleichzeitig zu keiner vom Einfallswinkel der Strahlung abhängigen Intensitätsänderung kommt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein hochgeöffnetes IR-Weitwinkelobjektiv, bestehend aus vier oder fünf Linsen, gelöst, wobei die vom Objekt aus ersten zwei oder drei Linsen ein Duplet bilden, an das sich eine Gruppe von zwei sammelnden Menisken anschließt, wobei deren Wölbungen zueinander zeigend angeordnet sind. Das Duplet besteht aus einem sammelnden Meniskus und einer Negativlinse bzw. einem zerstreuend wirkenden Ansprengglied. Das Duplet besitzt eine schwach positive bis

negative Brechkraft, wobei die Brennweite größer als das 3,6fache der Objektivbrennweite ist, während der Sammellinse des

Duplets eine Brennweite vom 1,8fachen und die Negativlinse bzw. Ansprenggruppe eine negative Brennweite des Betrages vom

0,9fachen bis zum 4,5fachen der Objektivbrennweite besitzen.

Die aus den beiden Menisken bestehende Gruppe besitzt eine Brennweite vom 0,7fachen bis 1,1 fachen der Objektivbrennweite. Dabei haben die Menisken jeweils eine Brennweite des 1,2fachen bis 3fachen der Objektivbrennweite. Diese Gruppe hat neben

ihrer sammelnden Wirkung vor dem die Aufgabe, die bildseitige Telezentrie der Hauptstrahlen zu erzeugen. Zur Realisierungeiner möglichst langen Schnittweite ist die bildseitige Meniskuslinse vorzugsweise aus einem hochbrechenden Medium wie z. B.

Germanium, Silizium oder Galliumarsenid herzustellen. Die notwendigen Konstruktionsdaten für jeweils ein erfindungsgemäßes Objektiv sind in den Tabellen 1 bis 3 angegeben. Ausführungsbeispiele

Die Erfindung soll anhand von Zeichnungen und den dazugehörigen Konstruktionsdaten näher erläutert werden. Es zeigt dabei die

Fig. 1: das Schnittbild eines erfindungsgemäßen Objektives mit vier Linsen und Fig. 2: das Schnittbild eines erfindungsgemäßen Objektives mit fünf Linsen.

In den Tabellen 1 bis 3 sind die Radien, Distanzen und Medien von einigen Ausführungsbeispielen angegeben. Alle Beispiele wurden für ein 1 mm dickes Empfängerfenster aus Germanium gerechnet. Die mit IG 2 bis IG 6 bezeichneten Medien sind Chalkogenidgläser des VEB Jenaer Glaswerk.

Tabelle 1 Radien in mm

Distanzen und Lufträume in mm

Medium

r,= 42,06	Tabelle 2	Radien in mm	Tabelle 3	Radien in mm	d, = 2,0	IG 6
r₂ = 180,84			I, =5,27	Luft
r₃=- ((,39	r,= 19,34	d₂ = 2,75	IG 2
r₄ =-13,26	T₂= 41,26	I₁ = 2,94	Luft
r₆ =-41,20	r₃=- 9,23	d₃ = 4,0	IG 3
r„ =-21,36	r₄ = 44,46	I₃ =0,04	Luft
r,= 16,52	r₆ =-16,41	d₄ = 2,75	GaAs
r₈= 27,23	r_e =-44,48
P = 10mm s' =	r, =-16,99	8,1mm 2σ = 6Ο°	λ = 8-14μπι
r_g= 15,87
r_e= 22,38	Distanzen und	Medium
P = 10mm s' =	Lufträume in mm
d, = 1,6	!G β
Ii =5,21	Luft
d₂ = 1,6	GaAs
d₃ = 4,0	IG 6
I₂ =0,58	Luft
d₄ = 3,37	IG 3
I₃ =0,08	Luft
d₆ = 2,0	Si

8,9mm 2σ = 60°	λ = 8-14pm

Distanzen und	Medium
Lufträume in mm

r, = 35,35 r₂= 81,37 r₃=- 9,16 r₄ =-14,04 r_e =-35,94 r_e =-22,76 X-,= 16,17 r_e= 25,32 P = 10mm

d, = 1,44

1₁ =5,85 d₂ = 3,34

1₂ =3,74 d₃ = 2,39

1₃ =0,08 d₄ = 2,22

s' = 8,14inm

=

Si

Luft

GaAs

Luft

Si

Luft

Si

3-5 pm

Claims

1. Hochgeöffnetes IR-Weitwinkelobjektiv mit bildseitig telezentrischem Strahlengang, gekennzeichnet dadurch, daß ein Duplet und eine daran anschließende Gruppe von zwei sammelnden Menisken, deren Wölbungen zueinander zeigend angeordnet sind, vorhanden sind, daß das Duplet eine schwach positive bis negative Brechkraft aufweist, wobei die Brennweite größer als das 3,5fache der Objektivbrennweite ist, und daß die Gruppe eine Brennweite vom 0,7-bis 1,1 fachen der Objektivbrennweite besitzt.

2. Hochgeöffnetes IR-Weitwinkelobjektiv nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Duplet aus einem sammelnden Meniskus und einer Negativlinse besteht, wobei der Meniskus eine Brennweite vom 1,8fachen und die Negativlinse eine negative Brennweite des Betrages vom 0,9- bis zum 4,5fachen der Objektivbrennweite besitzt.

3. Hochgeöffnetes IR-Weitwinkelobjektiv nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch die in der Tabelle 1 angegebenen Konstruktionsdaten.

4. Hochgeöffnetes IR-Weitwinkelobjektiv nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch die in der Tabelle 3 angegebenen Konstruktionsdaten.

5. Hochgeöffnetes IR-Weitwinkelobjektiv nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Duplet aus einem sammelnden Meniskus und einer zerstreuend wirkenden Ansprenggruppe besteht.

6. Hochgeöffnetes IR-Weitwinkelobjektiv nach Anspruch 1 und 5, gekennzeichnet durch die in der Tabelle 2 angegebenen Konstruktionsdaten.