Ультрафиолетовый объектив

Объектив предназначен для работы с приборами, регистрирующими ультрафиолетовое излучение. Объектив содержит по направлению хода лучей две группы линз, представляющие собой двояковыпуклые склеенные компоненты, первый из которых состоит из двояковыпуклой линзы и мениска, обращенного выпуклой стороной к пространству изображений, а второй - из мениска, обращенного выпуклой стороной к пространству предметов, и двояковыпуклой линзы. Материалы первой и четвертой, и второй и третьей линзы, попарно одинаковы. Отношение толщины каждой линзы к ее световому диаметру не меньше 0.45. Отношение оптической силы первой группы линз к оптической силе второй группы линз больше 1.4, но меньше 1.6. Отношение коэффициента дисперсии первой и четвертой линзы к коэффициенту дисперсии второй и третьей линзы больше 1.4, но меньше 1.6. Технический результат - увеличение рабочего спектрального диапазона, уменьшение числа компонентов и увеличение коэффициента пропускания.

Полезная модель относится к области оптического приборостроения, и может быть применена в приборах, регистрирующих ультрафиолетовое излучение.

Ввиду развития мировой техники в области оптико-электронных приборов, появляется большой ряд задач, решение которых требует использования приборов, работающих в ультрафиолетовой области спектра. В частности, данная полезная модель представляет собой объектив, работающий в ультрафиолетовом диапазоне, который применяется с матричными фотоприемниками. Одним из путей совершенствования оптических систем является расширение рабочего спектрального диапазона, упрощение изготовления оптической системы при сохранении качества изображения.

Из российской базы патентов в качестве аналога был выбран «Ультрафиолетовый объектив» [RU 2154849 C2]. В нем описывается объектив, содержащий главное вогнутое параболическое зеркало, вторичное сферическое зеркало и корректирующий элемент, состоящий из трех линз. Недостатками этого объектива являются малое угловое поле в пространстве предметов, сложность изготовления асферических поверхностей, а также экранирование, вызванное использованием двух зеркал.

В качестве ближайшего прототипа рассматривается американский патент "Ultraviolet imaging system" [US 7,057,804 B2]. Объектив также содержит две группы линз, отличающийся тем, что основными материалами линз являются флюорит и кварц, спектральный диапазон уже, из-за большого количества одиночных компонентов объектив обладает невысоким пропусканием в заданном спектральном диапазоне. Также к недостаткам объектива можно отнести сильное отличие хода лучей от телоцентрического, вызванное тем, что апертурная диафрагма расположена между блоками, что приводит к значительной неравномерности освещенности поверхности изображения.

Была проделана работа по выбору принципиальной оптической схемы, которая стала основой для последующей процедуры синтеза и разработки требуемой системы, и в которой отсутствовали бы перечисленные выше недостатки.

Технический результат (расширение рабочего спектрального диапазона, упрощение изготовления оптической системы при сохранении качества изображения) достигается тем, что объектив содержит две группы линз, которые по направлению хода лучей представляют собой двояковыпуклые склеенные компоненты, первый из которых состоит из двояковыпуклой линзы и мениска, обращенного выпуклой стороной к пространству изображений, а второй - из мениска, обращенного выпуклой стороной к пространству предметов, и двояковыпуклой линзы, материалы первой и четвертой, и второй и третьей линзы, попарно одинаковы, при этом отношение толщины каждой линзы к ее световому диаметру не меньше 0.45, отношение оптической силы первой группы линз к оптической силе второй группы линз больше 1.4, но меньше 1.6, отношение коэффициента дисперсии первой и четвертой линзы к коэффициенту дисперсии второй и третьей линзы больше 1.4, но меньше 1.6.

В отличие от взятого прототипа было уменьшено число линз с 8 до 4, тем самым за счет уменьшения числа контактов линза-воздух было увеличено пропускание всей системы в целом. Благодаря применению линз с отношением толщины каждой линзы к ее световому диаметру не меньше 0.45, при этом отношение оптической силы первой группы линз к оптической силе второй группы линз больше 1.4, но меньше 1.6, а отношение коэффициента дисперсии первой и четвертой линзы к коэффициенту дисперсии второй и третьей линзы больше 1.4, но меньше 1.6, стало возможно значительно уменьшить хроматические аберрации системы, что расширило рабочий спектральный диапазон системы.

Конструкция и работа ультрафиолетового объектива поясняется чертежами, где

фиг.1 - оптическая схема ультрафиолетового объектива;

фиг.2 - аберрационные пятна рассеяния;

фиг.3 - график концентрации энергии.

Характеристики и конструктивные данные примера конкретного исполнения ультрафиолетового объектива:

поверхности	Радиус кривизны поверхности	Толщина по оси	Материал линзы	Световой диаметр
1	40,53519	12,71484	LiF	28
2	-34,07028	20	SiO2	27,27322
3	-328,9498	0,0999913		26,12818
4	56,08075	18,29334	SiO2	25,91768
5	15,2976	20	LiF	21,14708
6	-134,5144			18,86853

Объектив содержит две группы линз, которые по направлению хода лучей представляют собой двояковыпуклые склеенные компоненты, первый из которых состоит из двояковыпуклой линзы и мениска, обращенного выпуклой стороной к пространству изображений, а второй - из мениска, обращенного выпуклой стороной к пространству предметов, и двояковыпуклой линзы

Предложенная оптическая система работает как собирающий из бесконечности объектив. Объектив работает следующим образом: световой поток от предмета, расположенного в бесконечности, попадает в объектив, где проходит через четыре линзы и образует изображение предмета в плоскости наилучшей установки.

Из представленных материалов следует, что полученная оптическая система позволяет получить требуемый технический результат.

Объектив для работы в ультрафиолетовой области спектра, содержащий две группы линз, отличающийся тем, что по направлению хода лучей они представляют собой двояковыпуклые склеенные компоненты, первый из которых состоит из двояковыпуклой линзы и мениска, обращенного выпуклой стороной к пространству изображений, а второй - из мениска, обращенного выпуклой стороной к пространству предметов, и двояковыпуклой линзы, материалы первой и четвертой, и второй и третьей линз попарно одинаковы, при этом отношение толщины каждой линзы к ее световому диаметру не меньше 0,45, отношение оптической силы первой группы линз к оптической силе второй группы линз больше 1,4, но меньше 1,6, отношение коэффициента дисперсии первой и четвертой линзы к коэффициенту дисперсии второй и третьей линз больше 1,4, но меньше 1,6.