DE3322311A1 - Lichtstarkes objektiv fuer waermestrahlung - Google Patents
Lichtstarkes objektiv fuer waermestrahlungInfo
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Description
O O ΔΔΟ
~ 4 "
10
10
Lichtstarkes Objektiv für Wärmestrahlung
Die Erfindung betrifft ein Objektiv für den Wellenlängenbereich
3.5 - 5 ^im. Bisher bekannte derartige Objektive (vgl. DE-OS
30 08 343) haben entweder grosse chromatische Fehler oder sind, materialbedingt sehr teuer. Ein billiges, achromatisches Infrarot-Objektiv
mit mittelmässiger Korrektur der monochromatischen BiId-20
fehler ist besonders zur Anwendung mit Detektoren mit geringer Auflösung
geeignet.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein billiges achromatisches Infrarotobjektiv mittlerer Korrektur zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass eine Kombination von drei Linsen vorgesehen ist, von denen die Aussenlinsen
aus Silizium"; (Si) bestehen, die mittlere aber aus Calziumfluorid
(CaF2) gefertigt ist. Beide Werkstoffe können dabei aus
polykristalinem Material bestehen und dürfen auch einige Verun-
reingigungen aufweisen.
Für solche Linsenkombinationen lassen sich relativ gute Korrekturzustände
erreichen. Die Bildfeldkrümmung und vor allem der Astigmatismus können teilweise korrigiert werden, was vor allem für eine
Verwendung mit einem Abtastspiegel wichtig ist. Die nachfolgenden Tabellen und Zeichnungen enthalten zwei Ausführungsbeispiele von
erfindungsgemässen Objektiven, wobei das erste mit einem Detektor mit Säphirfenster kombiniert ist. Der Korrekturzustand der beiden
Objektive ist etwa gleich und aus den entsprechenden Daten ersichtlich.
Im Einzelnen zeigen:
Fig. 1 ein Schema eines ersten Ausführungsbeispieles der Erfindung
mit der· Brennweite f = 100, der Apertur 1 : 1 und dem halben Feldwinkel 1,6 ; gekrümmtes Bildfeld, R = 17 mm ;
Fig. 2 transversale Aberrationen in Abhängigkeit von der Oeffnung
für die Bildmitte eines Systems gemäss Fig. 1 ;
Fig, 3 transversale Aberrationen des meridionalen Strahlenbündels in
Abhängigkeit von der Oeffnung für die Bildzone eines Systems
gem. Fig. 1 ;
Fig. 4 transversale Aberrationen des sagittalen Strahlenbündels in
30
Abhängigkeit von der Oeffnung für die Bildzone eines Systems gem. Fig. 1 f
οπ Eig. 5 transversale Aberrationen des meridionalen Strahlenbündels
in Abhängigkeit von der Oeffnung für den Bildrand eines
! Systems gem. Fig. 1 ;
\J yj ί. Δ. \J [ I
»■ mC a et ta * ·«· « ν ~ >#
et»
Fig. 6 transversale Aberrationen des sagittalen Strahlenbündels in Abhängigkeit von der Oeffnung für den Bildrand eines
Systems gem. Fig. 1 ;
Tabelle 1 Daten des ersten A'jsführungsbeispieles der Erfindung gem.
Fig. 1, wobei die Brennweite f = 100, die Apertur 1 : 1 und der halbe Feldwinkel 1,6° beträgt;
Tabelle 2 MTF-Werte in % in Abhängigkeit von der Frequenz in Linien-
paare pro mm für das System gem. Tabelle 1 mit gekrümmtem Bildfeld (R = 17) für die Aperturwerte 0 (Bildmitte),
0,707 Bildzone), 1,0 (Bildrand). Dabei haben die Wellen
längen folgende Gewichte: 3,5 yum Gewicht 1 ; 4,0 ^im
A,5 um 5 pm Gewicht jeweils 3. Die MTF-Werte für Bildzone
und Bildrand sind Mittel aus sagittalen und meridionalen MTF-Werten.
Tabelle 3 Daten eines zweiten Ausführungsbeispieles der Erfindung.
Λ ' A « »a
Tabelle 1 (Beispiel Ij Ti
f = 100
Radius
335.5
335.5
819.8
914.5
260.0
914.5
260.0
49.2
51.8
■4 <? '* (S O
OV = 1 :
Dicke
10.0
59.6
5.4
1.6
9.1
56.6
0.7
2.5
Bildhöhe =2.7 (Halber Feldwinkel 1.6C
Material Si
Luft CaF, Luft Si
Luft
Saphir Luft
In Beispiel 1 wurde das Deckglas des Detektors in die Optimierung miteinbezogen.
JJZZO I
c a c υ u
-α νο ν
MTF-Werte in %, Frequenz in Linienpaaren / mm
gekrümmücs Bildfeld, R = 17 mm.
Gewichtung der Farben: j,5 um Gewicht 1 , 4.0 , 4.5 und
je Gewicht
1.0
58
L.P. | / mm | 0 |
ο/
/O |
Ο." | 70 |
5 | 96 | Si | 80 | ο/ | |
10 | 86 | 43 | Si | ||
Die Werte für die Zone und Rand sind gemittelt aus MTF in sagittaler
und meridionaler Richtung.
* | (Beispiel 2) | -«Ο·- ö ο * <· O & *■ * «ο ö . - ö ti |
fr * Λ * - I^ | |
Tabelle 3 | 4a OV = 1 |
|||
f = 100, | Dicke | : 1 , | halber FeIc | |
Radius | Material | |||
143.5 |
180.4
561.0
685.0
65.9
80.3
11.6 30.8
4.0 28.7
8.5 63.9
Si
Luft CaF.
Luft Si
Luft
Dieses Ausführungsbeispiel ist Khnlibh korrigiert wie das erste,
hat aber eine kleinere Bildkrümmung.
Im Schema des ersten Ausführungsbeispieles sind in FIG. 1 die Werkstoffe
der einzelnen Linsenelemente angegeben. Die Frontlinse 1 besteht aus Silizium (Si), ebenso der bildseitige Meniskus 2. Das dazwischenstehende
dritte Linsenelement 3 ist aus Calciumfluorid (CaF„) hergestellt. In einem Wärmebildgerät wird dieses Objektiv
zusammen mit einem Abtastspiegel 4 und einem Strahlungsdetektor verwendet, dem ein Saphir-Deckglas 6 vorangesetzt ist. Das Deckglas
6 ist in die Objektivkorrektur mit einbezogen.
Der Patentanwalt
Claims (1)
- PATENTANWÄLTE - - =° . . . ♦ .6 1» OQQAt «If» OMITSCHERLICH · GUNSO^/l/S^JN:.-.°köRBEH»J SCHMIDT-EVERSZUGELASSENE VERTRETER BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT · PROF. REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICEMANDATAiREs agrees pres loffice europeen des brevetsKern & Co AG, Aarau Werke für Präzisionsmechanik, Optik und Elektronik CH-5001 AarauSchweizDipl.-Ing. H. Mitscherlich Dipl.-Ing. K. Gunschmann Dipl.-Ing. Dr. rer. nat. W. Körber Dipl.-Ing. J. Schmidt-EversDipl.-Ing. W. Melzer Steinsdorfstraße 10
D-8000 München 22 Telefon (089) 29 66 84-86 Telex 523 155mitshd Psch-Kto. Mchn 195 75-803 EPA-Kto. 28 000 20621.6.19 83/Dr. Kö/HüAnsprüche1. Infrarotobjektiv für den Wellenlängenbereich 3,5 - 5 /Jm, gekennzeichnet durch die Kombination von drei Linsen, von denen die erste und die dritte aus Silizium, die zweite aus Calziumfluorid besteht.2. Infrarotobjektiv nach Anspruch 1 für ein gekrümmtes Bildfeld, gekennzeichnet durch die folgende Datentabelle, wobei sich bei Aenderung der Radien um + 5 Si bei der ersten und dritten Linse und + 20 % bei der zweiten Linse noch brauchbare Systeme ergeben1015Radius 335.5819.8914.5260.049.251.8Dicke10,059.65.41.69.159.1MaterialSiLuftCaF,LuftSiLuft203. Infrarotobjektiv nach Anspruch 1 für ein gekrümmtes Bildfeld, gekennzeichnet durch die folgende Datentabelle, wobei sich bei Aenderung der Radien um+ 5 λ bei der ersten und dritten Linse und Hh 20 % bei der zweiten Linse noch brauchbare Systeme ergebenRadius 143.5 180.4 561.0 685.0 65.9 80.3»9 β OO Ο« ·Λ ϊ«Ρβ« O O Q O Ö O β ί» Qα ο ο ε> <> * α ο * ο!» r & Λ * 4- * OO >* *■ * « «ΟDicke Material11.6 Si30.8 Luft 4.0 CaF228.7 Luft 8.5 Si63.9 Luft
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