Объектив

Объектив может использоваться для формирования изображения на ПЗС-матрице. Объектив содержит четыре компонента и апертурную диафрагму, расположенную перед первым компонентом. Первый компонент - двусклеенная линза, состоящая из двояковыпуклой и двояковогнутой линз. Второй компонент - двусклеенный мениск, состоящий из двояковогнутой и двояковыпуклой линз. Третий компонент - двояковыпуклая линза. Четвертый компонент - отрицательный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к пространству предметов. Расстояние между вторым и третьим, третьим и четвертым компонентами составляет не менее 0.38 и 0.2 фокусного расстояния объектива соответственно. Двояковыпуклые линзы первого, второго и третьего компонентов выполнены из стекла с показателем преломления не менее 1.61. Отрицательный мениск четвертого компонента выполнен из стекла с показателем преломления не менее 1.8. Разность числа Аббе двояковыпуклой и двояковогнутой линз первого компонента составляет не менее 25. Технический результат - повышение качества изображения. 6 ил.

 

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

Известен объектив из пяти компонентов [1], первый компонент которого плосковыпуклая линза, обращенная выпуклой поверхностью к пространству предметов, второй компонент выполнен в виде положительного двусклеенного мениска, обращенного выпуклой поверхностью к пространству предметов, третий компонент выполнен в виде одиночной плосковогнутой линзы, четвертый компонент выполнен в виде плосковыпуклой линзы, обращенной выпуклой поверхностью к пространству предметов, пятый компонент выполнен в виде мениска, обращенного выпуклой поверхностью к пространству предметов. Данный объектив имеет относительное отверстие 1:2. Основным недостатком этого объектива является недостаточно высокое качество изображения, оцениваемое полихроматическим коэффициентом передачи модуляции (КПМ) в спектральном диапазоне (660…920)нм. КПМ для точки на оси на пространственной частоте N=30 мм-1 не превышает 0.78.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому объективу является объектив [2], состоящий из четырех компонентов. Первый компонент выполнен в виде двояковыпуклой линзы, второй компонент выполнен в виде двояковогнутой линзы, третий компонент выполнен в виде двояковыпуклой линзы, четвертый компонент выполнен в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов. Апертурная диафрагма расположена между вторым и третьим компонентами. Данный объектив при относительном отверстии 1:1.6 имеет продольную сферическую аберрацию по зоне (-0.058), что не позволяет получить достаточно высокое качество изображения.

Задачей изобретения является повышение качества изображения.

Объектив, содержащий четыре компонента, расположенные на оптической оси, и апертурную диафрагму, первый компонент которого положительная линза, второй компонент - отрицательная линза, третий компонент выполнен в виде двояковыпуклой линзы, четвертый компонент выполнен в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов, в отличие от прототипа первый компонент выполнен в виде двусклеенной линзы, состоящей из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, второй компонент выполнен в виде двусклеенного мениска, состоящего из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, апертурная диафрагма расположена перед первым компонентом, причем расстояние между вторым и третьим, третьим и четвертым компонентами составляет не менее 0.38 и 0.2 фокусного расстояния объектива, соответственно, двояковыпуклые линзы первого, второго и третьего компонентов выполнены из стекла с показателем преломления не менее 1.61, а отрицательный мениск четвертого компонента выполнен из стекла с показателем преломления не менее 1.8, при этом разность числа Аббе двояковыпуклой и двояковогнутой линз первого компонента составляет не менее 25.

Конструкция первого компонента, выполненного в виде двусклеенной линзы, состоящей из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, конструкция второго компонента, выполненного в виде двусклеенного мениска, состоящего из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, выбор расстояния между вторым и третьим, третьим и четвертым компонентами не менее 0.38 и 0.2 фокусного расстояния объектива, соответственно, обеспечили высокую степень коррекции сферической аберрации и комы для точки на оси при относительном отверстии объектива не менее 1:2.

Выполнение двояковыпуклых линз первого, второго и третьего компонентов из стекла с показателем преломления не менее 1.61, а отрицательного мениска четвертого компонента - из стекла с показателем преломления не менее 1.8, при этом разность числа Аббе двояковыпуклой и двояковогнутой линз первого компонента составляет не менее 25, позволило исправить вторичный спектр и сферохроматические аберрации и получить высокие значения полихроматического коэффициента передачи модуляции.

На фиг.1 изображена оптическая схема предлагаемого объектива.

На фиг.2 приведены конструктивные параметры линз объектива и характеристики стекол, где R - радиусы кривизны поверхностей линз, D-расстояния между поверхностями линз, ne - показатель преломления стекол линз для линии е (λ=546 нм),

νe - число Аббе для линии е.

На фиг.3 приведен график поперечной сферической аберрации объектива.

На фиг.4 приведены графики аберраций широких наклонных пучков меридионального сечения угла поля зрения 2W=4°.

На фиг.5 приведен график расчетной полихроматической частотно-контрастной характеристики (Т) для точки на оси.

На фиг.6 приведен график расчетной полихроматической частотно-контрастной характеристики (Т) для точки на краю поля зрения 2W=4°.

Объектив (фиг.1) состоит из четырех компонентов, расположенных на оптической оси. Первый компонент выполнен в виде положительной двусклеенной линзы 1, состоящей из двояковыпуклой и двояковогнутой линз. Второй компонент - отрицательный мениск 2, обращенный вогнутой поверхностью к пространству предметов и склеенный из двояковогнутой и двояковыпуклой линз. Третий компонент выполнен в виде двояковыпуклой линзы 3. Четвертый компонент выполнен в виде отрицательного мениска 4, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов. Расстояние между вторым и третьим компонентами равно 24.7 мм, что составляет 0.38 фокусного расстояния объектива. Расстояние между третьим и четвертым компонентами равно 13.57, что составляет 0.21 фокусного расстояния объектива. Объектив рассчитан со светофильтрами 5 и 6.

Предлагаемый объектив работает в спектральном диапазоне λ=(600…900)нм, имеет фокусное расстояние 64.5 мм, относительное отверстие 1:2, апертурная диафрагма диаметром 33 мм совпадает с первой поверхностью объектива, поле зрения объектива 2W=4°. Высокая степень коррекции аберраций осевого пучка, вторичного спектра, сферохроматических и аберраций широких наклонных пучков позволили получить высокие значения коэффициента передачи модуляции:

- для точки на оси не менее 0.9 для пространственной частоты N=40 мм-1 и не менее 0.77 для пространственной частоты N=83 мм-1;

- для края поля зрения не менее 0.85 для пространственной частоты N=40 мм-1 и не менее 0.63 для пространственной частоты N=83 мм-1.

Графики аберраций, приведенные на фиг.3 и 4, и графики полихроматических коэффициентов для точки на оси и для края поля зрения, приведенные на фиг.5 и 6, подтверждают, что объектив имеет хорошее качество изображения по всему полю зрения.

Объектив работает следующим образом: параллельный пучок света с углом поля зрения 2W=4° проходит через апертурную диафрагму объектива диаметром 33 мм, совпадающую с первой поверхностью, и, преломившись через поверхности линз компонентов 1-4 и светофильтры 5, 6 фокусируется в плоскости изображения, где расположена ПЗС-матрица.

Источники информации

1. Патент RU №2276799, публикация 2006 г., МПК G02B 13/14.

2. Патент RU №2183341 С1, публикация 2002 г., МПК G02B 13/14 - прототип.

Объектив, содержащий четыре компонента, расположенные на оптической оси, и апертурную диафрагму, первый компонент которого - положительная линза, второй компонент - отрицательная линза, третий компонент выполнен в виде двояковыпуклой линзы, четвертый компонент выполнен в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к пространству предметов, отличающийся тем, что первый компонент выполнен в виде двусклеенной линзы, состоящей из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, второй компонент выполнен в виде двусклеенного мениска, состоящего из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, апертурная диафрагма расположена перед первым компонентом, причем расстояние между вторым и третьим, третьим и четвертым компонентами составляет не менее 0,38 и 0,2 фокусного расстояния объектива, соответственно двояковыпуклые линзы первого, второго и третьего компонентов выполнены из стекла с показателем преломления не менее 1,61, а отрицательный мениск четвертого компонента выполнен из стекла с показателем преломления не менее 1,8, при этом разность числа Аббе двояковыпуклой и двояковогнутой линз первого компонента составляет не менее 25.



 

Похожие патенты:

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

Изобретение относится к области оптики, а более конкретно к конструкции объективов, предназначенных для использования в фотокамерах с целью получения цветных снимков с большой глубиной резко изображаемого пространства.

Изобретение относится к области оптики и может быть использовано в тепловизорах с фотоприемными устройствами, выполненными в виде микроболометрической матрицы (МБМ) чувствительных элементов, которые не требуют охлаждения до криогенных температур.

Объектив // 2365951

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в приборах ночного видения с электронно-оптическими преобразователями (ЭОП), в частности с ЭОП нулевого поколения, имеющими катод сферической формы.

Изобретение относится к объективам, работающим в среднем и дальнем ИК-диапазоне длин волн, и может быть использовано в тепловизионных приборах. .

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к объективам, и может быть использовано в тепловизионных приборах. .

Объектив // 2357274
Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в различных оптических приборах, в том числе в телекамерах, работающих с приемной матрицей.

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а точнее к объективам, работающим с ПЗС-приемниками, и может быть использовано для получения информации от внешних объектов

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к объективам, и может использоваться в качестве объектива в цифровых наблюдательных приборах с формированием изображения на ПЗС-матрице, в том числе в современных приборах ночного видения, фото- и видеокамерах, проекционных приборах

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в различных оптических системах, например в визуальных и в ИК-системах

Изобретение относится к области оптического приборостроения и может быть использовано в тепловизионных приборах, приемники которых чувствительны в инфракрасной (ИК) области спектра, в частности в диапазоне спектра =8-14 мкм

Объектив // 2451312
Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к объективам, и может использоваться как объектив видеокамеры с формированием изображения на ПЗС-матрице

Объектив может быть использован для работы в ИК-диапазоне длин волн в тепловизионных приборах. Объектив содержит четыре компонента: первый - одиночный положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, второй - одиночный мениск, обращенный выпуклостью к изображению, третий - одиночный мениск, четвертый - одиночный положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению. Первый и четвертый компоненты выполнены из германия, второй и третий компоненты - из селенида цинка. Второй компонент выполнен положительным, третий - в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к изображению. Фокусные расстояния компонентов удовлетворяют следующим условиям: F1/F0=1,2±1,5; F0/F2=0÷0,05; |F3|/F0=1,6÷1,9; F4/F0=0,4÷0,6; где F1, F2, F3, F4, F0 - фокусные расстояния первого, второго, третьего, четвертого компонентов и объектива соответственно. Технический результат - повышение качества изображения объектива при большом относительном отверстии и поле зрения. 2 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.

Объектив выполнен из двух компонентов, разделенных апертурной диафрагмой. Первый компонент с оптической силой φI содержит мениск с оптической силой φI,1, обращенный вогнутой стороной к изображению. Второй компонент с оптической силой φII содержит плосковыпуклую линзу с оптической силой φII,1 и склеенную линзу с оптической силой φII,2. В первый компонент перед апертурной диафрагмой введена плосковыпуклая линза с оптической силой φI,2, а плосковыпуклая линза второго компонента выполнена склеенной. Оптические силы линз и компонентов удовлетворяют следующим условиям: 0.25<|φI/φ|<0.35, 0.48<φII/φ<0.58, 0.3<φI,2/φ<0.4, 0.5<φII,1/φ<0.6, 0.05<φII,2/φ<0.15, где φ оптическая сила объектива в целом. Технический результат - обеспечение хорошего качества изображения во всем интервале изменений рабочего отрезка S=3÷100 мм, уменьшение угла наклона главного луча до значений, меньших ω'=17°, и повышение относительной освещенности на краю поля изображения до 60%. 1 ил., 1 пр.

Объектив // 2532560
Изобретение может быть использовано в качестве объектива телевизионной камеры с ПЗС-матрицей и фотоприемника дальномера. Объектив содержит по ходу луча первый компонент в виде положительной склеенной линзы из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, второй компонент в виде положительного мениска, склеенного из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, третий компонент в виде мениска, склеенного из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, спектроделительный блок, разделяющий длину волны лазерного излучения и спектральный диапазон чувствительности ПЗС-матрицы, с которым оптически связан четвертый компонент, выполненный в виде отрицательной линзы. Введен пятый компонент, выполненный в виде положительной линзы, установленной после четвертого компонента. Шестой и седьмой компоненты выполнены в виде положительных менисков, оптически связаны с гранью спектроделительного блока, выделяющей длину волны лазерного излучения, и обращены вогнутыми поверхностями к плоскости изображения. При этом соблюдаются соотношения, указанные в формуле изобретения. Технический результат - обеспечение фокусировки изображения объектов, расположенных на малой дистанции, в плоскости изображения, связанной с гранью спектроделительного блока, выделяющей спектральный диапазон чувствительности ПЗС-матрицы, при сохранении качества изображения. 6 з.п. ф-лы, 18 ил., 12 табл.
Наверх