Светосильный объектив

Авторы патента:

Владельцы патента RU 2384869:

Открытое акционерное общество "Лыткаринский завод оптического стекла" (RU)

Светосильный объектив может быть использован в приборах ночного видения. Объектив содержит расположенные по ходу луча положительный и отрицательный мениски, обращенные выпуклостью в сторону предмета, апертурную диафрагму, отрицательный компонент, склеенный из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, двояковыпуклую линзу и положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению. Фокусное расстояние объектива, радиусы некоторых поверхностей, толщина второго мениска, число Аббе и показатели преломления трех последних элементов связаны соотношениями, указанными в формуле изобретения. Технический результат - увеличение относительного отверстия и угла поля зрения при хорошем качестве изображения. 2 табл., 1 ил.

Изобретение относится к области оптико-электронной техники и может быть использовано в приборах ночного видения.

Известен объектив модифицированного гаусовского типа (патент DD 245059, кл. G02B 9/62, опубл. 1987 г.), содержащий расположенные по ходу луча положительный мениск, компонент, склеенный из двух менисков, обращенных вогнутостью к диафрагме, компонент, склеенный из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, двояковыпуклую линзу и положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению.

Объектив имеет светосилу 1:1,4 и угол поля зрения 35°. В аналогичном объективе по патенту RU 2315341 С1, опубл. 20.01.2008 г., второй компонент выполнен в виде одиночного отрицательного мениска, а пятый компонент - в виде выпукло-плоской линзы; объектив имеет светосилу 1:1,5 и угол поля зрения 18 град. 20 мин.

Ближайшим к предлагаемому изобретению по оптической схеме и достигаемому результату является светосильный объектив (DE 41 02377 А1, опубл. 1991 г.), включающий расположенные по ходу луча положительный и отрицательный мениски, обращенные выпуклостью в сторону предмета, апертурную диафрагму и светофильтр, положительный компонент, склеенный из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, двояковыпуклую линзу и положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, при этом выполняются условия:

; ;

; ; ,

где f' - фокусное расстояние объектива;

r₃ и r₄ - радиусы второго мениска;

r₇ и r₉ - радиусы передней и задней поверхности третьего (склеенного) компонента;

d₂ - толщина второго мениска;

n₄, n₅, n₆, n₇ - показатели преломления соответствующего элемента;

υ₅, υ₆, υ₇ - число Аббе соответствующего элемента (трех задних линз).

Однако и у этого объектива относительно невысокая светосила, равная 1:1,4, и угол поля зрения - 2ω=40°.

Задачей изобретения является создание светосильного объектива с повышенными относительным отверстием и углом поля зрения при хорошем качестве изображения.

Технический результат, обусловленный поставленной задачей, достигается тем, что в светосильном объективе, включающем расположенные по ходу луча положительный и отрицательный мениски, обращенные выпуклостью в сторону предмета, апертурную диафрагму, компонент, склеенный из двояковогнутой и двояковыпуклой линз. двояковыпуклую линзу и положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению при выполнении условий:

в отличие от известного, двусклеенный компонент выполнен отрицательным и дополнительно введены условия:

где f' - фокусное расстояние объектива;

r_i - радиус соответствующей поверхности элемента;

d₃ - толщина второго мениска;

n_i - показатель преломления соответствующего элемента;

υ_i - число Аббе соответствующего элемента.

Так как оптические схемы объектива и его прототипа различны, немного изменилась нумерация конструктивных элементов. Так, d₃объектива соответствует d₂ прототипа, a r₇ и r₅ объектива соответствует r₉ и r₇ прототипа.

Выполнение указанных условий, в частности выполнение двусклеенного компонента отрицательным и с более крутым радиусом задней поверхности при превышении показателя преломления передней линзы на более чем 0,03, позволяет увеличить угол поля зрения с 40° до 48° и относительное отверстие с 1:1,4 до 1:1,3.

На чертеже представлена оптическая схема предлагаемого объектива.

Объектив состоит из последовательно расположенных по ходу луча одиночного положительного мениска 1 и одиночного отрицательного мениска 2, обращенных выпуклостью к предмету, апертурной диафрагмы 3, двояковогнутой линзы 4, склеенной с двояковыпуклой линзой 5, двояковыпуклой одиночной линзы 6 и одиночного положительного мениска 7. Двусклеенный компонент в целом является отрицательным. За объективом установлена плоскопараллельная пластина 8, выполняющая также роль светофильтра для области спектра 0,55-0,95 мкм.

Предложенная оптическая схема работает как объектив. Световой поток от предмета, расположенного в бесконечности, попадает в объектив, где проходит через линзы 1, 2, 4, 5, 6, 7, светофильтр 8 и образует изображение предмета в плоскости наилучшей установки, в которой установлен приемник оптического излучения.

Конструктивные параметры объектива приведены в таблице 1:

Таблица 1
Радиус, мм	Толщина, мм	Марка стекла	Показ. прел. n_e	Коэфф. дисп. υ_е	Диаметр линзы, мм
r₁= 19,815	d₁= 3,5	БФ-16	1,67438	47,00	21
r₂= 57,02	d₂= 1,17				21
r₃= 12,531	d₃= 4,91	ТФ5	1,76171	27,32	15
r₄= 7,112	d₄= 8,21				10
r₅= -7,586	d₅= 0,83	ТФ5	1,76171	27,32	9,8
r₆= 25,94	d₆= 4,06	СТК3	1,66224	57,09	12,9
r₇= -10,593	d₇= 0,1				12,9
r₈= 159,96	d₈= 4	СТК3	1,66224	57,09	16,2
r₉= -15,417	d₉= 1,37				18,0
r₁₀= 17,947	d₁₀= 3,5	СТК3	1,66224	57,09	20,8
r₁₁= 48,19
					20,8

В объективе выполнены следующие условия:

r₃-r₄-d₃=0,509, что при f'=20,3 мм находится в пределах 0,02 f'…0,05 f', заявленных в прототипе;

, т.е. больше 51, как и в прототипе;

r₇:r₅=10,593:7,586=1,39, т.е. больше 1,3, заявленных в прототипе;

n₄-n₅=1,76171-1,66224=0,1, т.е. больше 0,03 (у прототипа 0,027);

, т.е. меньше 1,73, заявленных в прототипе.

Объектив имеет следующие технические характеристики:

- фокусное расстояние	20,3
- относительное отверстие	1:1,3
- угол поля зрения	48°
- задний отрезок (без пластины)	13,96 мм

Объектив предназначен для работы в ночных приборах. Он дает изображение объектов на фотокатоде ЭОПа. Объектив рассчитан совместно с защитной плоскопараллельной пластиной 8 ЭОПа, выполняющей также роль светофильтра в области спектра 0,55-0,95 мкм и расположенной около фокальной плоскости объектива.

Качество изображения объектива характеризуется его коэффициентами передачи контраста (КПК). В таблице 2 сравниваются КПК (К) предложенного объектива и прототипа:

Таблица 2
КПК	Объектив	Прототип
	N=20 лин/мм	N=50 лин/мм	N=20 лин/мм	N=50 лин/мм
1. Для точки на оси	0,816	0,628	0,835	0,451
2. Для зоны поля
ω₁=11°40'
- меридиональное	0,690	0,398	0,560	0,288
- сагитальное	0,760	0,602	0,654	0,334
сечение
3. Для зоны поля
ω₁=20°
- меридиональное	0,713	0,247	0,291	0,105
- сагитальное	0,628	0,180	0,647	0,220
сечение
4. Для края поля
ω₁=24°
- меридиональное	0,590	0,140	0,031	0,006
- сагитальное	0,694	0,217	0,450	0,144
сечение

Таким образом, в предложенном объективе обеспечено получение технического результата: при повышенном относительном отверстии 1:1,3 и увеличенном до 48° угле поля зрения достигается и высокое качество изображения.

Светосильный объектив, включающий расположенные по ходу луча положительный и отрицательный мениски, обращенные выпуклостью в сторону предмета, апертурную диафрагму, компонент, склеенный из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, двояковыпуклую линзу и положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, при выполнении условий

отличающийся тем, что двусклеенный компонент выполнен отрицательным и дополнительно выполняются условия

где f' - фокусное расстояние объектива;
r_i - радиус соответствующей поверхности элемента;
d₃ - толщина второго мениска;
n_i - показатель преломления соответствующего элемента;
υ_i - число Аббе соответствующего элемента.

Изобретение относится к области оптического приборостроения, а именно к объективам для инфракрасной (ИК) области спектра, и может быть использовано в оптических системах тепловизоров, например, таких, во входном зрачке которых установлены сканирующие элементы, а в выходном - охлаждаемая диафрагма фотоприемного устройства (ФПУ).

Светосильный объектив // 2377619

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к объективам и может использоваться как объектив с формированием изображения на ПЗС-матрице. .

Объектив // 2377618

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к объективам, и может использоваться как объектив с формированием изображения на ПЗС-матрице. .

Светосильный объектив // 2351967

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в различных приборах, в частности в телекамерах, работающих с приемной матрицей, например, в ИК-диапазоне длин волн.

Инфракрасный объектив с переменным фокусным расстоянием // 2348954

Изобретение относится к области оптического приборостроения, а именно к объективам, предназначенным для дальней инфракрасной (ИК) области спектра, обеспечивающим дискретное изменение фокусного расстояния, и может быть использовано в оптических системах тепловизоров, в том числе тепловизоров смотрящего типа, использующих матричные приемники инфракрасного диапазона.

Объектив "рыбий глаз" для видеокамеры // 2347251

Изобретение относится к области оптического приборостроения, а именно к объективам типа «Рыбий глаз», и может быть использовано в видеокамерах охранных систем наблюдения.

Линзовый объектив с изменяемым фокусным расстоянием для работы в ик-области спектра (варианты) // 2339983

Изобретение относится к области оптико-электронного приборостроения и может быть использовано в качестве объектива тепловизионных приборов для наблюдения и опознавания объектов по тепловому излучению.

Светосильный объектив для ближней ик-области спектра // 2315341

Объектив для ближней ик-области спектра // 2276799

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в приборах ночного видения. .

Светосильный широкоугольный объектив с изломом оптической оси // 2248599

Светосильный широкоугольный объектив для инфракрасной области спектра (варианты) // 2385475

Изобретение относится к области оптического приборостроения, а именно к объективам, работающим в инфракрасной (ИК) области спектра, и может быть использовано в оптических системах тепловизоров, использующих для регистрации теплового изображения матричные приемники излучения, например микроболометры

Оптическая система с вынесенными зрачками для инфракрасной области спектра // 2386156

Изобретение относится к области оптического приборостроения и может быть использовано в оптических системах тепловизионных приборов

Светосильный объектив // 2396581

Объектив для видимой и ближней ик-области спектра // 2421764

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к объективам для видимой и ближней ИК-области спектра, и может быть использовано совместно с электронно-оптическими преобразователями (ЭОПами) в приборах ночного видения и в современных цифровых приборах, предназначенных для обнаружения и опознавания объектов наблюдения при пониженной освещенности

Проекционный объектив // 2433433

Изобретение относится к оптическому приборостроению, конкретно к проекционным объективам, и может быть использовано, например, в устройствах переноса изображения, формируемого на выходном окне рентгеновского электронно-оптического преобразователя (РЭОП) или другого электронно-оптического преобразователя (ЭОП) на ПЗС-матрицу

Светосильный широкоугольный линзовый объектив для инфракрасной области спектра // 2434256

Линзовый объектив с изменяемым фокусным расстоянием для работы в двух ик-спектральных областях // 2463633

Пластмассово-линзовый объектив апохромат // 2464600

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может использоваться как объектив цифровых фотоаппаратов мобильных телефонов или массовых видеокамер наблюдения, работающих в режиме «день-ночь», т.е

Двухдиапазонный инфракрасный светосильный объектив // 2475787

Изобретение относится к области оптического приборостроения, а именно к объективам для инфракрасной (ИК) области спектра, и может быть использовано в технологических установках по проверке параметров матричных приемников теплового излучения, применяемых в тепловизорах

Двухдиапазонный инфракрасный объектив // 2503047

Объектив может использоваться в тепловизионных приборах с матричными приемниками, регистрирующими изображение в фиксированной плоскости. Объектив содержит четыре компонента. Первый и четвертый - в виде положительных менисков из одинакового материала, обращенных вогнутостями к плоскости изображений. Относительная оптическая сила первого компонента - от 0,6 до 0,8. Второй компонент - в виде двояковогнутой линзы. Третий компонент - в виде двух положительных менисков, обращенных вогнутыми поверхностями к плоскости изображений. Второй компонент и второй мениск третьего компонента выполнены из материалов, отличных от материала первого и четвертого компонентов, и имеют в спектральных диапазонах 3-5 и 8-12 мкм коэффициенты средней дисперсии, отличающиеся более чем в 5 раз, при квазиравных величинах коэффициентов частных дисперсий. Относительные оптические силы компонентов в объективе в соответствии с их расположением по ходу лучей составляют соответственно: (0,6÷0,8); -(0,5÷0,6); (0,6÷0,7); -(0,2÷0,3); (0,9÷1,0). Технический результат - возможность регистрации теплового изображения в диапазонах 3-5 мкм и 8-12 мкм при неизменном положении плоскости изображения и уменьшение диаметров компонентов. 1 з.п. ф-лы, 6 ил., 1 табл.