NO157155B - Kollimasjonslinsesystem. - Google Patents

Kollimasjonslinsesystem. Download PDF

Info

Publication number
NO157155B
NO157155B NO811400A NO811400A NO157155B NO 157155 B NO157155 B NO 157155B NO 811400 A NO811400 A NO 811400A NO 811400 A NO811400 A NO 811400A NO 157155 B NO157155 B NO 157155B
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
lens
lens elements
real image
closest
refractive
Prior art date
Application number
NO811400A
Other languages
English (en)
Other versions
NO157155C (no
NO811400L (no
Inventor
Iain Alexander Neil
Original Assignee
Barr & Stroud Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Barr & Stroud Ltd filed Critical Barr & Stroud Ltd
Publication of NO811400L publication Critical patent/NO811400L/no
Publication of NO157155B publication Critical patent/NO157155B/no
Publication of NO157155C publication Critical patent/NO157155C/no

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B25/00—Eyepieces; Magnifying glasses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/14—Optical objectives specially designed for the purposes specified below for use with infrared or ultraviolet radiation
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/14—Optical objectives specially designed for the purposes specified below for use with infrared or ultraviolet radiation
    • G02B13/146—Optical objectives specially designed for the purposes specified below for use with infrared or ultraviolet radiation with corrections for use in multiple wavelength bands, such as infrared and visible light, e.g. FLIR systems
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/30—Collimators

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Lenses (AREA)
  • Telescopes (AREA)
  • Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)
  • Ink Jet (AREA)
  • Transition And Organic Metals Composition Catalysts For Addition Polymerization (AREA)

Description

Oppfinnelsen angår et okular- eller kollimasjonslinsesystem for benyttelse i et teleskop eller et mikroskop.
Fremkomsten av "fremoverseende, infrarøde systemer"
(vanlig kjent under bokstavordet FLIR = Forward Looking Infrared Systems"1 med høy ytelse har ført til et behov for høyytelses afokale teleskoper som er egnet for benyttelse sammen med FLIR-systemet.
For å oppnå dette er det nødvendig med et høy-ytelses-okularlinsesystem og et høyytelses, komplementært objektivlinsesystem. Forskjellige former for sådanne okular-linsesystemer er blitt foreslått tidligere, men det praktiske krav til kompakthet (dvs. lavt f-tall) har fremtvunget et behov for lave felt- og pupill-aberrasjoner.
Ifølge oppfinnelsen er det tilveiebrakt et okular-eller kollimasjonslinsesystem som er dannet av tre linseelementer med optisk styrke som er innrettet på en felles optisk akse og er innrettet til å ta imot stråling i det infrarøde bølgelengdeområde fra et reelt bilde, og å frembringe en bunt parallelle stråler ved en utgangspupill, hvilket system er kjennetegnet ved at hvert av linseelementene har positiv styrke, og at den første brytningsflate av det linseelement som ligger nærmest det reelle bilde, er plan, og de fem andre brytningsflater av linseelementene er i hovedsaken sfæriske.
Da linsesystemet ifølge oppfinnelsen har bare tre linseelementer, er systemet optisk og mekanisk enkelt, og da fem brytningsflater er i hovedsaken sfæriske og den andre brytningsflate er plan, er linseelementene lette å fremstille og systemet kan anordnes med det reelle bilde beliggende på den plane brytningsflate, hvilket kan være fordelaktig. Da videre okularsystemet kan konstrueres med lave pupill-aberras joner og en nesten dif f raks jonsbegrenset ytelse over feltet, kan det festes til et passende objektivlinsesystem for å tilveiebringe et kompakt, afokalt teleskop med høy ytelse,
Linseelementet nærmest den reelle billedflate kan være fremstilt av sinkselenid, mens hvert av de andre to linseelementer kan være fremstilt av germanium (som har en V-verdi på 1182 og en brytningsindeks på 4,003), hvilke materialer har et nyttig s<p>ektralt passbånd i det infrarøde bølgelengdeområde fra 3 til 13 ym. Alternativt kan linseelementet nærmest det reelle bilde være fremstilt av ett av de andre materialer som er angitt i den etterfølgende Tabell III, hvilke materialer har passbånd i området 3-13 ym. Dersom imidlertid det forannevnte linseelement har det reelle bilde beliggende nær eller på den ene av sine over-flater, er det viktig at homogenitetskvaliteten av det materiale av hvilket linseelementet er sammensatt, er tilstrekke-lig god til å sikre at høy optisk ytelse oppnås. Alle tre linseelementer kan være fast montert, idet okularsystemet er ufølsomt overfor moderat store variasjoner i omgivelsestemperatur. Imidlertid kan hvilken som helst kombinasjon av ett eller to eller tre linseelementer være bevegelig langs den optiske akse, idet systemet som et resultat av dette kan kompenseres for store variasjoner i omgivelsestemperatur. Der hvor det er ønskelig å inkludere en gratikul eller et gradnett i systemet, kan dette være understøttet av en plan-parallell plate (med null optisk styrke) og beliggende ved systemets reelle bilde enten i kontakt med eller i umiddelbar nærhet av linseelementet med den plane brytningsflate. Dette forenkler sentrering av gradnettet i forhold til systemets linseelementer. Et sådant gradnett kan alternativt være understøttet av den plane overflate av linseelementet nærmest det reelle bilde.
Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende under henvisning til den skjematiske tegning hvis ene figur viser et utførelseseksempel ifølge oppfinnelsen, og under henvisning til de etterfølgende tabeller.
Som vist på tegningen, er et teleskop 20 dannet av et objektivsystem 21 og et okularsystem 22 som er innrettet på en felles optisk akse 23. Teleskopet 20 er av den afokale refraktortype og danner innvendig et reelt bilde I av stråling som kommer inn i teleskopet fra et objektrom 0. Objektivsystemet 21 er dannet av et primærlinseelement F som har positiv styrke, et sekundærlinseelement E som har negativ styrké, og et tertiær-linseelement D som har negativ styrke. Linseelementet E er fargekorrigerende og bevirker, når det er koplet til linseelementet D, fokusering og termisk kompen-sasjon ved bevegelse langs den optiske akse 23. Okularsystemet 22 er dannet av tre linseelementer A, B og C som har positiv styrke og som danner et system med fast fokus, hvilket også er tilfellet med elementene D, E og F, slik at objektivsysternet 21 tar imot en bunt parallelle stråler fra en inngangspupill som er dannet i objektrommet 0, og okularsystemet 22 samler stråling fra det omvendte, reelle bilde I som er dannet av objektivsysternet 21, og frembringer en bunt parallelle stråler som danner en utgangspupill 0 i et billedrom E. Den optiske styrke av de forskjellige linseelementer A, B, C, D, E, F og avstanden mellom disses brytningsflater
1 - 12 er anordnet slik at bildet I ligger nær linseelementets
C overflate 6 som er plan, mens alle andre brytningsflater er i hovedsaken sfæriske, dvs. dersom de ikke er helt sfæriske, er de "sfæriske" innenfor teknikkens betydning.
Teleskopet 20 er beregnet for bruk i det infrarøde bølgelengdeområde (dvs. 8-13 ym), og linseelementenes brytningsindekser er følgelig forholdsvis store. For å tilveiebringe en høy optisk ytelse ved det interne, reelle bilde I, er linseelementet C fortrinnsvis fremstilt av et optisk materiale med lave materialhomogeniteter, såsom sinkselenid
(CVD _ vakuumavsatt), som har en brytningsindeks på 2,41, linseelementene A, B, D og F er fremstilt av et materiale som ved en bølgelengee på 10 ym har en brytningsindeks på minst 4, for eksempel germanium hvis brytningsindeks er 4,003, og linseelementet E er fremstilt av chalkogenidglass av type 1 fra Barr&Stroud, hvis brytningsindeks er 2,49 (alle målt ved en temperatur på 20° C og ved en bølgelengde på 10 ym). Disse materialer (som er egnet for antireflek-sjonsbelegning) tilveiebringer også minst 60 % overføring av innfallende stråling i området 8,5 - 11,5 ym når de er antirefleksjonsbelagt. Således kan alle brytningsflater i tele-i skopet være antirefleksjonsbelagt.
Okularsystemet 22 er moderat ufølsomt overfor fokus-endringer som skriver seg fra objektivsystemet 21, og optisk ytelsesforringelse fremkalt av omgivelsestemperaturendringer
som typisk ligger i området -40° C - +70° C.
Ett eksempel på teleskopet 2 0 som inneholder objek-tivlinsesystemet 21 og okularlinsesystemet 22, er angitt i Tabell I hvor hver brytningsflates krumningsradius er gitt sammen med åpningsdiameteren av hver flate og av pupillen hvis posisjon benyttes som et nullpunkt fra hvilket adskil-lelsen av suksessive brytningsflater er definert, sammen med beskaffenheten av det materiale som er aktuelt for et sådant adskillelsesintervall. Således har for eksempel flaten 2 en krumningsradius på -117,35 mm, idet det negative fortegn an-gir at krumningssenteret ligger på høyre side av flaten 2; den er adskilt en tykkelse på 8,05 mm av germanium fra den foregående flate, nr. 1, i retning av pupillen 0; den har en åpningsdiameter på 57,74 mm; og den er adskilt fra den etter-følgende flate, nr. 3, en avstand på 30,30 mm i luft. Dette teleskop frembringer en forstørrelse på 7 ganger (X7) og okularsystemet 22 har en effektiv brennvidde på ca. 45,50 mm, og et tilnærmet f-tall på 2,94 ved det reelle bilde I.
Det okularsystem som er angitt i Tabell I, er ett av en familie som kan konstrueres for å tilveiebringe et billedrom E med et fullstendig felt opp til ca. 80° og en pupilldiameter på mer enn 15,5 mm. Ved å gradere okularsystemet med en forstørrelses-målestokkfaktor (dvs. en faktor med hvilken teleskopets forstørrelse skal multipliseres for å gi den ønskede forstørrelse) i området 0,01 - 10, kan det oppnås en økning eller reduksjon i den effektive brennvidde. Det okularsystem som er blitt beskrevet, tilveiebringer høy ytelse over størstedelen av feltet ved det reelle bilde I, slik det kan innses av Tabell II, og med sine lave pupill-aberrasjoner godtar det bekvemt et objektivlinsesystem 21 slik som det som er beskrevet, slik at det tilveiebringes et kompakt, afokalt teleskop med høy ytelse. Man vil legge merke til at på grunn av krumningsradiene til okularlinseflåtene 1 og 3, kan okularsystemet 22, når det belegges med et belegg med høy overføring og lav refleksjon (f.eks. Barr & Stroud ARG3), kombineres med et FLIR-system uten innføring av noen merkbar narsisseffekt. Videre forekommer det ingen vignet-tering ved noen av linseelementenes brytningsflater.

Claims (8)

1. Okular- eller kollimasjonslinsesystem (22) som er dannet av tre linseelementer (A, B, C) med optisk styrke som er innrettet på en felles optisk akse (23) og er innrettet til å ta imot stråling i det infrarøde bølgelengdeområde fra et reelt bilde (I), og å frembringe en bunt parallelle stråler ved en utgangspupill (0),karakterisert vedat hvert av linseelementene (A, B, C) har positiv styrke, og at den første brytningsflate (6) av det linseelement (C) som ligger nærmest det reelle bilde (I), er plan, og de fem andre brytningsflater (1, 2, 3, 4, 5) av linseelementene (A, B, C) er i hovedsaken sfæriske.
2. System ifølge krav 1,karakterisert vedat et gradnett er montert på eller nær den plane brytningsflate (6).
3. System ifølge krav 1 eller 2,karakterisertved at én eller flere av de nevnte brytningsflater (1, 2, 3,
4. 5) er antirefleksjonsbelagt.
4. System ifølge ett av de foregående krav,karakterisert vedat de to linseelementer (A, B) nærmest utgangspupillen (0) har brytningsindekser på ikke mindre enn 4,0 ved en bølgelengde på 10^um og en temperatur på 20°C.
5. System ifølge ett av de foregående krav,karakterisert vedat linseelementet (C) nærmest det reelle bilde (I) er fremstilt av sinkselenid og de gjenværende linseelementer (A, B) i systemet (22) er fremstilt av germanium.
6. System ifølge ett av de foregående krav,karakterisert vedat minst ett av linseelementene (A, B, C) er bevegelig langs den optiske akse (23) i forhold til minst ett annet av linseelementene (A, B, C), slik at systemet (22) kan kompenseres for store variasjoner i omgivelsestemperatur .
7. System ifølge krav 1,karakterisert vedat linsematerialer, åpningsdiametre samt linseflåtenes adskil-lelser og krumningsradier har verdier som angitt i Tabell I, del A-B-C.
8. System ifølge krav 7,karakterisert vedat det er gradert med en forstørrelses-målestokkfaktor i området 0,01 - 10,0.
NO811400A 1980-04-26 1981-04-24 Kollimasjonslinsesystem. NO157155C (no)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB8013848 1980-04-26

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NO811400L NO811400L (no) 1981-10-27
NO157155B true NO157155B (no) 1987-10-19
NO157155C NO157155C (no) 1988-01-27

Family

ID=10513027

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO811400A NO157155C (no) 1980-04-26 1981-04-24 Kollimasjonslinsesystem.

Country Status (10)

Country Link
US (1) US4398786A (no)
BE (1) BE888169A (no)
CH (1) CH657924A5 (no)
DE (1) DE3112689A1 (no)
FR (1) FR2481470A1 (no)
IN (1) IN154154B (no)
IT (1) IT1143536B (no)
NL (1) NL186880C (no)
NO (1) NO157155C (no)
SE (1) SE451038B (no)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4469396A (en) * 1980-10-08 1984-09-04 Barr & Stroud Limited Afocal dual magnification refractor telescopes
US4664485A (en) * 1981-05-20 1987-05-12 Canon Kabushiki Kaisha Finder optical system for a camera
US4600265A (en) * 1983-01-27 1986-07-15 Pilkington P.E. Limited Infra-red optical systems
GB2206704B (en) * 1987-06-27 1990-11-14 Gec Avionics Lens systems
US4970403A (en) * 1988-11-18 1990-11-13 Ltv Aerospace And Defense Company Focal array reimaging system
US5077239A (en) * 1990-01-16 1991-12-31 Westinghouse Electric Corp. Chalcogenide glass, associated method and apparatus
FR2667695B1 (fr) * 1990-10-09 1993-08-27 Thomson Trt Defense Systeme d'objectifs a athermalisation optique.
GB9809739D0 (en) * 1998-05-08 1998-07-08 Pilkington Perkin Elmer Ltd Afocal telescope
GB0705910D0 (en) * 2007-03-27 2007-05-09 Dsam London Llp Optical arrangement
US7880978B2 (en) * 2008-08-25 2011-02-01 Acm Projektentwicklung Gmbh Objective lens system
US8508864B2 (en) * 2008-08-25 2013-08-13 Acm Projektentwicklung Gmbh Objective lens system
US20130033976A1 (en) * 2011-08-04 2013-02-07 Advanced Imaging Technologies, Inc. Structure and method for generating an optical image from an ultrasonic holographic pattern

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE300544C (no) *
US2393782A (en) * 1943-05-01 1946-01-29 Eastman Kodak Co Ocular
US2949056A (en) * 1955-07-11 1960-08-16 W & L E Gurley Optical plummet
US3888567A (en) * 1974-05-01 1975-06-10 American Optical Corp 10X three element eyepiece
GB1594966A (en) * 1977-06-01 1981-08-05 Pilkington Perkin Elmer Ltd Infra-red optical lens sytems

Also Published As

Publication number Publication date
NL186880B (nl) 1990-10-16
SE8102186L (sv) 1981-10-27
DE3112689A1 (de) 1981-12-24
NL8101329A (nl) 1981-11-16
BE888169A (fr) 1981-07-16
US4398786A (en) 1983-08-16
FR2481470B1 (no) 1983-12-30
NO157155C (no) 1988-01-27
NL186880C (nl) 1991-03-18
NO811400L (no) 1981-10-27
SE451038B (sv) 1987-08-24
IT8167484A0 (it) 1981-04-08
IN154154B (no) 1984-09-29
IT1143536B (it) 1986-10-22
FR2481470A1 (fr) 1981-10-30
CH657924A5 (de) 1986-09-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO822299L (no) Afokalt teleskop.
EP0171903B1 (en) Improvements in or relating to infra-red lenses
US4989962A (en) Dual band/dual FOV infrared telescope
US4714307A (en) Catadioptric infrared lenses
NO157635B (no) Afokalt, dobbeltforstrende refraktorteleskop.
NO156307B (no) Afokalt infraroedt-refraktorteleskop.
US4494819A (en) Telescope objective system for the infrared range
US4411488A (en) Afocal zoom refractor telescopes
US4505535A (en) Infrared objective lens systems
NO813396L (no) Afokalt refraktorteleskop
US4398786A (en) Collimation lens system
EP0309075B1 (en) Lens system usable in the ir
IL129304A (en) Objective lens having constant focal length in visible and ir range
US2718173A (en) High intensity five component photographic objective
CN111077664A (zh) 一种可见光-中波红外一体化光学镜头
GB2030315A (en) Catadioptric Infra-red Lenses
US4934801A (en) Optical imaging system
GB2136149A (en) High Magnification Afocal Infrared Telescopes
CN211402915U (zh) 一种可见光-中波红外一体化光学镜头
WO2008085978A2 (en) Wideband apochromatic lens system
US4768869A (en) Catadioptric imaging system
US4043643A (en) Catadioptic telescope
US12601903B2 (en) Optical device
GB2102588A (en) A focal telescope containing three lens eyepiece
GB2121211A (en) Athermal infrared objective lens systems