DE3322311A1

DE3322311A1 - Lichtstarkes objektiv fuer waermestrahlung

Info

Publication number: DE3322311A1
Application number: DE19833322311
Authority: DE
Inventors: Roman Dr. 4655 Stüsslingen Boutellier
Original assignee: Kern and Co AG
Current assignee: Leica Aarau AG
Priority date: 1982-06-25
Filing date: 1983-06-21
Publication date: 1983-12-29
Also published as: CH658731A5; US4537464A

Description

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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

819.8
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 1.6^C

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

Tabelle

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

PATENTANWÄLTE - - =° . . . ♦ .

6 1» OQQAt «If» O

MITSCHERLICH · GUNSO^/l/S^JN^:.-.°köRBEH»J SCHMIDT-EVERS

ZUGELASSENE VERTRETER BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT · PROF. REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE

MANDATAiREs agrees pres loffice europeen des brevets

Kern & Co AG, Aarau Werke für Präzisionsmechanik, Optik und Elektronik CH-5001 Aarau

Schweiz

Dipl.-Ing. H. Mitscherlich Dipl.-Ing. K. Gunschmann Dipl.-Ing. Dr. rer. nat. W. Körber Dipl.-Ing. J. Schmidt-Evers

Dipl.-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. 28 000 206

21.6.19 83/Dr. Kö/Hü

Ansprüche

1. 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 ergeben

10

15

Radius 335.5

819.8

914.5

260.0

49.2

51.8

Dicke

10,0

59.6

5.4

1.6

9.1

59.1

Material

Si

Luft

CaF,

Luft

Si

Luft

20

3. 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 ergeben

Radius 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» Q

α ο ο ε> <> * α ο * ο

!» r & Λ * 4- * OO >* *■ * « «Ο

Dicke Material

11.6 Si

30.8 Luft 4.0 CaF₂

28.7 Luft 8.5 Si

63.9 Luft